氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜的层层自组装制备及其性能

氧化石墨烯(GO)的片层边缘含有COOH等含氧官能团,因而带负电荷,可以在带正电荷多孔基体上通过层层自组装实现快速沉积。以由3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的多孔氧化铝管式陶瓷膜为基膜,令GO和聚乙烯亚胺(PEI)以溶液形态在其表面交替沉积实现自组装,继以环氧氯丙烷(ECH)交联之,制备新型氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜。最佳制备工艺是,PEI浓度5 g·L~(-1)、pH(28)9,Na Cl浓度0.3 mol·L~(-1),GO浓度0.6 mg·ml-1、pH(28)4.5,层数2层,ECH用量6.25 ml·L~(-1),50℃条件下处理70 min。层数为1～4层的自组装膜在0.6 MPa操作压力下对2 g·L~(-1)的MgCl_2的截留率分别为90.16%、93.71%、97.54%、92.93%,其中1层自组装膜的渗透通量为21.92 L·m~(-2)·h~(-1)。氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜对4种无机盐的截留率大小为MgCl_2Mg SO4Na ClNa2SO4,符合典型正电荷纳滤膜的特征。     

氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜的层层自组装制备及其性能

氧化石墨烯（GO）的片层边缘含有 COOH等含氧官能团,因而带负电荷,可以在带正电荷多孔基体上通过层层自组装实现快速沉积。以由3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰的多孔氧化铝管式陶瓷膜为基膜,令GO和聚乙烯亚胺（PEI）以溶液形态在其表面交替沉积实现自组装,继以环氧氯丙烷（ECH）交联之,制备新型氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜。最佳制备工艺是,PEI浓度5 g·L^-1、pH=9,NaCl浓度0.3 mol·L^-1,GO浓度0.6 mg·ml^-1、pH 4.5,层数2层,ECH用量6.25 ml·L^-1,50℃条件下处理70 min。层数为1～4层的自组装膜在0.6 MPa操作压力下对2 g·L^-1的MgCl₂的截留率分别为90.16%、93.71%、97.54%、92.93%,其中1层自组装膜的渗透通量为21.92 L·m^-2·h^-1。氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜对4种无机盐的截留率大小为MgCl₂ >MgSO₄ > NaCl >Na₂SO₄,符合典型正电荷纳滤膜的特征。     

Fe3+交联聚乙烯亚胺-单宁酸复合纳滤膜研究

利用聚乙烯亚胺(PEI)、单宁酸(TA)与Fe³⁺之间的螯合作用,通过层层自组装技术,制备了PEI-TA复合纳滤膜,对其表面形态及性能进行了表征,并研究了TA、Fe³⁺含量和组装层数对膜性能的影响。结果表明,当PEI、TA、Fe³⁺的质量浓度分别为2、3、3 g/L,组装层数为6层时,复合膜性能为优。优化膜对Na₂SO₄、MgCl₂、NaCl的截留率分别为97.34%、65.46%、73.11%,水通量达24.91 L/(m²·h)。该复合膜制备工艺简单、绿色,在脱盐、水质软化等水处理领域具有应用潜力。     

纤维素复合膜吸附处理盐酸环丙沙星

针对废水中氟喹诺酮类抗生素盐酸环丙沙星(HCIP)的污染,以离子液体和二甲基亚砜(DMSO)共混溶液为溶剂,通过相反转技术制备了氧化石墨烯-纤维素复合膜(GOCE)和磁性氧化石墨烯-纤维素复合膜(FGCE)以除去HCIP。同时研究了氧化石墨烯质量分数、纳米Fe_3O_4质量分数、HCIP浓度、溶液温度、溶液pH、共存阴阳离子、水质以及再生次数等因素对复合膜吸附HCIP性能的影响。结果表明,氧化石墨烯和磁性纳米Fe_3O_4质量分数(相对于微晶纤维素质量)分别为5.0%和4.0%的复合膜FGCE对50 mg/L的HCIP溶液的平衡吸附量可达21.67 mg/g。当HCIP溶液质量浓度为10 mg/L时,其吸附率为91.97%。     

氧化石墨烯膜在浓盐水分离领域的应用研究

随着工业废水资源化利用的发展，膜分离技术由于其分离效率高、占地面积小以及易于操作管理等优点，成为废水资源化利用过程中不可或缺的工艺技术。而氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，具有超高的水通量、可控的层间距以及优异的分离性能，广泛应用于海水淡化和污水处理等领域。为探究氧化石墨烯膜对工业实际浓盐水的分离效果，对氧化石墨烯膜的制备及分离效果进行了探究。实验结果表明，以13.81 mg/m2制备氧化石墨烯膜为最佳，制备的氧化石墨烯膜对0.6 mol/L的氯化钠溶液具有20.43%的截留率，对0.2 mol/L的硫酸钠溶液具有25.49%的截留率，对实际工业浓盐水SO42-和Cl-分别具有17.98%～19.83%和21.23%～23.33%的截留率。制备的氧化石墨烯膜，在较低的压力作用下，能够展现出较好的分离能力，是一种具有良好应用前景的水处理膜材料。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜截留染料性能研究

采用氧化石墨烯(GO)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对聚四氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,以阳离子染料罗丹明B和阴离子染料刚果红为模型染料,研究GO添加量和pH、染料和NaCl含量对改性膜截留性能的影响。结果表明,GO添加质量分数为0.5%时,染料截留效果最好。高染料含量和高NaCl含量有利于提高膜对2种染料截留率,当染料的质量浓度50 mg/L、NaCl浓度为1 mol/L时,截留率分别达到75.2%和87.4%。pH对2种染料截留率有着相反的效果,低pH有利于提高膜对罗丹明B的截留率,高pH提高膜对刚果红的截留率。     

抗润湿GO复合膜的制备及其在印染废水膜蒸馏处理中的应用

膜蒸馏技术在工业废水处理中具有一定的应用潜力和优势,然而膜污染和膜润湿问题严重阻碍其产业化发展。将氧化石墨烯（GO）和聚乙烯亚胺（PEI）通过真空抽滤的方法沉积到疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面,制备了表面亲水、基底疏水的膜蒸馏用GO复合膜（PVDF-GO/PEI）,对膜表面微观结构进行表征,并将其应用于直接接触膜蒸馏对印染废水的处理中,对膜蒸馏过程中膜的抗润湿性及抗污染性能进行了研究。结果表明,GO层明显提高了膜表面亲水性,且对渗透通量影响较小。PVDF-GO/PEI复合膜对于印染废水中的污染物具有较高的截留性能,有机物截留率99.7%,色度可被完全去除。同时,对比原PVDF膜和PVDF-GO膜,PVDF-GO/PEI复合膜表现出稳定的渗透通量,且具有更好的抗润湿性能。分析表明,PVDF-GO/PEI复合膜优异的截留和抗润湿性能归因于膜亲水性的增强和其稳定的二维结构。     

聚电解质涂层/纳米纤维膜复合滤膜的制备

以静电纺丝法制备的PAN纳米纤维多孔膜为基膜,以层层自组装成膜技术制备的壳聚糖-海藻酸钠聚电解质涂层为表面选择性涂层,成功制备了聚电解质涂层/纳米纤维膜复合滤膜。用扫描电镜(SEM)对复合膜的微观形态进行表征。在操作压力为0.7MPa的条件下,分别过滤纯水以及质量浓度为1000mg/L的NaCl和500mg/L的MgSO4溶液,测试结果表明:盐离子截留率随聚电解质涂层层数的增加而增加,但同时复合膜的水通量随之明显降低。当聚电解质涂层层数为10时,水通量均在18L/m·2h左右,对MgSO4截留率为64.22%,对NaCl截留达到52.45%。     

硼酸盐交联的层层自组装氧化石墨烯膜的研究

以无机交联剂硼酸盐为交联剂,采用层层自主装法制备层状氧化石墨烯膜。采用FTIR和Raman分析氧化石墨烯(GO)和硼酸盐的交联反应机理,采用DMA测定硼酸盐的加入对膜强度的影响,并测试了GO膜的通量和对染料的截留效果。实验结果表明:硼酸盐与氧化石墨烯的羟基基团収生反应,缠结在GO表面。膜强度有所提升,为GO膜的1.36倍。该复合膜的纯水通量为21.60L/(m~2·h·bar)。对于甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝的截留分别为72.13%、67.08%和71.86%。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜,利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜,对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察,并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料,对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示,膜的纯水通量从45.10 L/(m~2·h)增加到58.40 L/(m~2·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2),膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好,1.5 d之后,M0～M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差,M2的吸附量仅为0.46 mg/g,0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

氧化石墨烯/聚丙烯腈小分子层层自组装复合膜的制备及研究

小分子层层自组装法制备得到复合膜。通过二乙烯三胺改性聚丙烯腈膜来增强复合层的稳定性,在小分子层层自组装过程中引入氧化石墨烯(GO)来提高分离膜的综合性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、水接触角测试(WCA)、分离性能和抗污性能测试等手段对分离膜的表面形貌和性能进行了表征。研究表明添加GO能够有效提高分离膜的亲水性、渗透性、截留率和抗污性能。     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100 mg·L^-1的rGO中添加uCN为20 mg·L^-1时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na₂SO₄截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)。     

稳定氧化石墨烯陶瓷复合膜制备以及分离性能的研究

文章以氧化铝陶瓷管作为载体,利用抽真空的方法制备了氧化石墨烯陶瓷复合膜。探索了氧化石墨烯分散液的pH对所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜水稳定具有很大的影响,研究发现石墨烯分散液为酸性的时候,所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜的水稳定性最好;利用拉曼(Raman),扫描电镜(SEM)等对氧化石墨烯膜的结构及性质进行了表征。利用氧化石墨烯膜对盐进行了分离性能的测试,研究发现氧化石墨烯膜对NaCl、CaCl_2和MgSO_4的截留率分别为55%、80%和82%。     

多层羧甲基壳聚糖复合膜的制备及性能

以PES微滤膜为基膜,采用多层涂覆法制备了多层羧甲基壳聚糖(CMCS)复合膜,测定了复合膜对BSA溶液(1 g/L)的过滤性能及其因素的影响。实验结果表明,膜的浸涂层数显著影响膜的通量和对BSA的截留率,在压差为0.2 MPa、pH=5.5时,8层CMCS复合膜对BSA溶液的截留率达到90%,初始通量为54.8 L/(m~2·h)。与商业PS50超滤膜相比,制备的8层CMCS复合膜初始通量是PS50超滤膜的2.2倍,而PS50超滤膜对BSA的截留率为98%,大于8层CMCS复合膜的截留率。对比8层CMCS复合膜对BSA的初始和平均截留率表明,BSA在膜上的吸附能提高膜的截留率。     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100mg·L~(-1)的rGO中添加uCN为20 mg·L~(-1)时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na_2SO_4截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m~(-2)·h~(-1)·MPa~(-1))。     

N,N-二甲基甲酰胺自组装膜对铜的缓蚀作用

将铜电极浸泡在不同浓度的N,N-二甲基甲酰胺溶液中,分别制备了各种自组装膜,用交流阻抗和稳态极化曲线研究了每种自组装膜在中性NaCl溶液中对金属铜的缓蚀作用,结果表明0.1mmol/L的N,N-二甲基甲酰胺溶液的自组装膜在0.5mol/L的NaCl溶液中对铜有较好的缓蚀效果,缓蚀效率为95.97%.     

二氧化钛调控基膜结构对氧化石墨烯复合膜性能的影响

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜，通过聚多巴胺(PDA)表面改性后压力沉积不同量的二氧化钛(TiO₂)纳米粒子作为基底，再沉积氧化石墨烯(GO)片层制得TiO₂/GO复合分离膜，重点考察基膜表面形貌对GO膜分离性能的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、固体表面Zeta电位分析仪、X射线衍射分析仪等对有无TiO₂沉积层的GO复合膜进行表征，并考察TiO₂沉积量对GO复合膜分离性能的影响。结果表明，TiO₂纳米粒子以团簇状态均匀分布在改性的超滤膜表面，随TiO₂沉积量的增加，团簇密度增大，GO沉积后表层的峰谷结构更为明显，但表层的层间距并无明显改变。TiO₂/GO复合膜的水通量随TiO₂沉积量的增加而明显增大，TiO₂的沉积对GO沉积量低的复合膜通量的影响更明显，当 GO沉积量为4.11 μg/cm²，TiO₂沉积量为20.55 μg/cm²时，复合膜的水通量较无TiO₂的复合膜提高了108.38%。复合膜对无机盐溶液的截留性能主要基于膜表面所带负电的道南排斥作用，TiO₂/GO复合膜对刚果红的截留率在99%以上，对甲基橙的截留率可达82%，TiO₂层的加入并未降低复合膜的截留效果。     

基于PEI改性的WPU/石墨烯纳米复合乳液的研究

使用超支化型聚乙烯亚胺（PEI）对氧化石墨烯（GO）进行改性制得改性氧化石墨烯分散液（GO-PEI）；并在水性聚氨酯乳化过程中原位引入 GO-PEI分散液，并还原制备水性聚氨酯 /改性石墨烯纳米复合乳液（WPU/RGO-PEI）。通过红外光谱、紫外光谱、粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对 GO-PEI、复合乳液和复合膜的微观结构与性能进行了表征。结果表明： RGO-PEI在水性聚氨酯膜中均匀分散，当 RGO-PEI添加量为 7%时模量提高 12倍，添加量为 15%时表面电导率达 5.57×10^-4 S/cm。     

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu~(2+)吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu~(2+))吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu~(2+)吸附效果最好,吸附率最高可达92. 8%。CS/n-GO复合膜对Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。