氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備及分離性能.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，全球水污染問題變得日益嚴重，其中染料廢水和放射性廢水給人類的生活和環(huán)境帶來了嚴重的危害。與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有操作方便、選擇性好、高效節(jié)能等優(yōu)點。氧化石墨烯（GO）作為一種新型的二維碳材料，由于其獨特的含氧官能團結(jié)構(gòu)、大的比表面積、強親水性等特點而備受關(guān)注，廣泛應(yīng)用于吸附與膜分離材料研究中。面向含有染料、放射性核素的廢水處理應(yīng)用過程，本文制備了GO膜、氧化石墨烯/多壁碳納米管（GO/MWCN

2、Ts）復(fù)合膜和聚多巴胺/氧化石墨烯（PDA/GO）復(fù)合膜，系統(tǒng)考察了合成條件和測試條件對膜分離性能的影響以及廢水分離機制。具體內(nèi)容如下：
　　采用改進的Hummers法制備GO，通過真空抽濾法制備純GO膜，測試了其對染料廢水的分離性能。結(jié)果表明，在室溫下（下同）優(yōu)化條件制備的GO膜的純水通量為35.5 L·m?2·h?1，在濃度為7.5 mg·L?1亞甲基藍廢水分離過程中，水通量為11.9 L·m?2·h?1，截留率為98.6%。

3、此外，對帶不同電荷染料廢水進行分離性能測試，結(jié)果表明：與伊文思藍等帶負電荷染料相比，GO膜對帶正電荷染料廢水具有有更高的截留率。通過XRD和拉曼等表征結(jié)果，可認為帶正負電荷染料對GO膜的表面微觀結(jié)構(gòu)和層間距（d值）有改變從而影響GO膜的分離性能。
　　為進一步提高GO膜對染料廢水的分離性能，采用羧基化的多壁碳納米管（MWCNTs-COOH）與GO復(fù)合反應(yīng)成功地制備了GO/MWCNTs復(fù)合膜。通過正交法對復(fù)合膜的分離性能進行優(yōu)化，其

4、純水通量高達38.1 L·m?2·h?1，在濃度為7.5 mg·L?1亞甲基藍廢水分離過程中，水通量增至34.4 L·m?2·h?1，截留率為99.7%。此外,與上述純GO膜相比，對其他染料廢水分離也可獲得較高的水通量和截留率，且該膜在酸性條件下具有良好的穩(wěn)定性。GO/MWCNTs復(fù)合膜對染料廢水分離時，存在吸附、孔道篩分、靜電作用等多種分離機制作用。
　　多巴胺（DA）具有與貽貝粘附蛋白類似的性能，利用多巴胺與GO片層仿生接枝復(fù)