氧化石墨烯改性聚砜超滤膜的制备及其在水质净化中的应用

石墨烯制备的高性能分离膜,净化水质成本高昂,对水质中的污染物截留率和去除率较低,因此,研究氧化石墨烯改性聚砜超滤膜的制备方法,并应用在水质净化中。根据选择的实验药品和制备器械,制备氧化石墨烯改性聚砜超滤膜;检测超滤膜结构,并计算氧化石墨烯改性聚砜超滤膜纯水通量、污染物截留率、抗污染性3种性能;并将氧化石墨烯改性聚砜超滤膜应用在水质净化中。实验测试结果显示:氧化石墨烯改性聚砜超滤膜,对水质中的污染物去除率和截留率较高,对去除污染物的纯水,具有较高的水通量。制成的超滤膜,在适宜的压力作用下,可以提高膜对水质中的污染物截留率和水通量。     

氧化石墨烯膜的制备方法研究进展

氧化石墨烯(GO)作为一种新型二维材料,在能源、环境、石油化工、生物医药、光电材料、催化等领域有巨大的应用潜能。当氧化石墨烯膜用于分离时,有着与传统膜过程不同的分离机理。氧化石墨烯膜的层间距可以通过制备方法进行调节以实现离子、分子等物质的精确筛分。总结了由氧化石墨烯溶液制备氧化石墨烯膜的主要制备方法,如真空过滤法、旋涂法、浸涂法、静电自组装法等。     

高通量抗污染氧化石墨烯膜研究进展

水资源短缺与水污染是21世纪人类面临的共同挑战之一。膜技术具有低能耗和低成本等优点，是一种绿色高效的水处理技术。氧化石墨烯具有分子级的厚度和优异的化学稳定性，是一种优异的二维膜材料，在水处理膜领域具有重要应用前景。综述了氧化石墨烯膜在水处理领域的研究进展，针对膜技术面临的通量低和膜污染的挑战，以氧化石墨烯膜通道和表面构建中的介尺度问题为重点，探讨了不同尺度插层材料对氧化石墨烯膜通道结构与分离性能的影响，并分析了氧化石墨烯膜抗污染表面构建策略及对不同尺度污染物的抗污染机制。最后，对高通量抗污染氧化石墨烯膜研究进行了总结和展望。     

氧化石墨烯分离膜的制备及其水处理领域的应用进展

氧化石墨烯优越的物理化学性能和膜技术的广泛应用使氧化石墨烯分离膜成为解决水环境污染和水资源短缺问题最具潜力的手段之一。本文简要介绍了氧化石墨烯分离膜的概念、分类和制备方法,在氧化石墨烯分离膜的制备方法中,表面改性的氧化石墨烯膜和氧化石墨烯杂化复合膜的相关研究报道比较多;梳理了最近几年氧化石墨烯分离膜在水处理领域的应用研究,主要包括重金属的去除、脱盐、抗菌、油水分离、染料脱色以及天然有机物的去除。详细介绍了氧化石墨烯分离膜的独特分离性能和分离机理,氧化石墨烯能够改善原有聚合物膜的某些性能,比如提高水通量、污染物截留率、膜的机械强度和抗污染性等,分离机理主要为尺寸筛分机制和电荷效应。最后,展望了氧化石墨烯分离膜在水处理领域未来的发展和面临的挑战。     

高稳定性氧化石墨烯净水分离膜的制备和应用进展

利用氧化石墨烯特殊的纳米片层结构,可以实现对有机物分子、无机盐离子等污染物的截留,达到净水的目的.从提高稳定性和改善性能的角度出发,综述了层间支撑型氧化石墨烯净水分离膜、交联型氧化石墨烯净水分离膜、还原型氧化石墨烯净水分离膜及多手段协同作用型氧化石墨烯净水分离膜的制备及应用,为获得具有高稳定性、优异截留选择性的氧化石墨烯净水分离膜提供了思路.     

氧化石墨烯膜传输通道及结构改性方法进展研究

本文阐述了氧化石墨烯膜的传输及分离拦截机理,并基于此总结出调控层间距可通过还原、交联、阳离子控制、插层、物理限制等化学物理方法;而内部结构缺陷调控主要通过创建纳米孔和密封缺陷。因此,概括和分析出氧化石墨烯的应用限制短板,提出氧化石墨烯膜材料的改性手段及措施,可为氧化石墨烯膜的实际应用奠定良好的基础。     

氧化石墨烯水处理材料的研究进展

污水的净化及海水淡化作为解决水资源短缺的有效手段具有广阔的发展空间。氧化石墨烯作为一种新型水处理碳材料,由于其特殊的二维纳米结构和丰富的含氧官能团,具有优异的物理化学性能,引起了研究者们的兴趣。综述了氧化石墨烯分离膜、吸附气凝胶及太阳能水蒸发材料等氧化石墨烯水处理材料的研究进展,并对其未来的前景进行了展望。     

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。     

氧化石墨烯分离膜的研究进展

氧化石墨烯(GO)膜具有优异的比表面积、良好的化学稳定性、可调的二维层状结构以及易于化学修饰等性能,在分离膜材料领域具有重要的研究意义和应用前景。本文综述了氧化石墨烯膜的两类制备方法(打孔法与堵孔法)及膜的改性,介绍了基于氧化石墨烯膜分离的分子动力学模拟,以及膜分离效果进一步优化的研究现状,最后介绍了氧化石墨烯分离膜的应用方向,为氧化石墨烯分离膜的大规模应用提供参考。     

管式氧化石墨烯复合分离膜的制备及其液体分离性能的研究

首先利用热涂敷的方法在多孔氧化铝管式载体上制备纳米二氧化硅涂层,从而改善氧化铝管的孔尺寸及表面粗糙度。再采用抽真空的方法在修饰后的载体上制备氧化石墨烯分离膜。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)对氧化石墨烯、二氧化硅涂层及复合分离膜进行了的结构及形貌表征。结果表明,采用二氧化硅修饰后的载体有利于获得致密的石墨烯膜。将所制备的氧化石墨烯膜用于染料和盐的水溶液分离研究,实验结果表明氧化石墨烯膜对甲基橙、亚甲基蓝和罗丹明B的截留率达到99%以上,对水的渗透通量达到0.5 kg/(m2*h*bar)。连续渗透实验结果表明,制得的氧化石墨烯膜在30 h后渗透性能达到稳定,连续运行100 h后,膜的选择性以及渗透通量基本上保持不变,说明制备的氧化石墨烯膜具有良好的稳定性。     

Research progress of graphene oxide membrane for water purification

Graphene oxide membranes have ultra-high water flux, controllable interlayer spacing and excellent separation properties. These outstanding characteristics make graphene oxide membranes promising to be a new generation of membrane materials and used for the precise separation of substances in the water environment. At present, researchers have performed numerous studies on graphene oxide membranes and achieved breakthrough results, including the transfer behavior of water in the membrane, the separation mechanism of the membrane and the preparation methods of the membrane, etc. However, there is still a lack of comprehensive understanding of graphene oxide membranes. This review systematically described the structural properties and structure-effect relationships of graphene oxide membrane, and summarized the typical preparation methods. In terms of the challenges faced by graphene oxide membrane in practical application, we focused on the existing modification methods of graphene oxide membrane. The applications of graphene oxide membrane in various water environments were also discussed. Finally, the future development of graphene oxide membrane was summarized and prospected. The aim of this paper is to provide novel ideas for the design and synthesis of high-performance graphene oxide membranes for water purification.     

面向油水分离的无机膜制备及应用进展

膜技术是处理含油污水及含水油液的有效分离方法。无机膜材料由于可调变的表面性质和良好的稳定性,即使在苛刻的条件下,在分离油水方面表现出优异的分离性能。本文首先阐述了设计与制备油水分离膜的理论基础,包括分离过程中压力驱动力和膜表面特性对膜通量和选择性的影响;然后综述了当前国内外用于油水分离的无机膜的制备及其应用进展,重点介绍分子筛膜、金属氧化物/金属氢氧化物膜和氧化石墨烯膜等的研究,分析了在不同油水混合物中研究者们调控无机膜表面性能的策略,提出膜表面润湿性和膜结构是提高膜分离效率和抗污染性的关键;最后指出抵制含大量表面活性剂、碱液及有机聚合物种的乳化油对膜造成污染,是无机膜亟需解决的问题,并展望了无机膜在分离油水方面的发展方向。     

Recent developments in graphene-based polymer composite membranes: Preparation,mass transfer mechanism,and applications

The shortage of water resources is a problem concerned by all countries in the world. In order to solve this problem of human survival, membrane separation technology promotes the development of water treatment field by virtue of its own advantages of high efficiency and low consumption. Membrane separation technology combined with nanomaterials has brought surprises to researchers. Graphene has unique structure and properties, making graphene and its derivatives have very good potential in water treatment and selective separation. Graphene-based materials combined with traditional polymer materials have great potential in the field of membrane separation technology. In this article, we first introduce the preparation methods and transport mechanism of graphene-based membranes, and then summarize the recent applications of graphene oxide/polymer composite membranes in water purification, gas separation, self-cleaning, and oil–water separation. It is expected to become the next generation of functional composite membranes. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47761.     

石墨烯基材料在CO2分离膜领域的研究进展

节能高效的CO₂分离技术的开发具有重要的现实及长远意义,膜法CO₂分离在该领域备受关注,具有优异传质特性的新型分离膜材料对膜分离过程有决定性的影响。近年来,石墨烯及其衍生材料因独特的单原子层厚度、亚纳米级别的孔道结构以及优异的机械、化学和热稳定性,成为气体分离膜领域的研究热点,膜的加工难度、技术成本、大面积制备、工作稳定性等问题是限制其实际应用的关键因素。石墨烯基CO₂分离膜主要有三种形式：纳米孔石墨烯膜、层状结构氧化石墨烯膜、基于石墨烯及其衍生材料的混合基质膜。本文综述了石墨烯基CO₂分离膜领域的突破性研究进展,重点介绍了气体的跨膜传质机理和膜的构性关系,总结了膜性能的优化思路和原理,梳理了石墨烯基CO₂分离膜发展面临的挑战,提出了潜在的研究方向。分析表明,进行系统的理论研究,采用先进的表征手段,以建立膜构性关系的理论模型,指导膜结构设计是未来研究的重点。此外,进一步降低膜加工成本,充分研究膜在实际工作环境中的稳定性也至关重要。     

氧化石墨烯改性吸水树脂的制备及应用

氧化石墨烯改性吸水树脂综合了氧化石墨烯和吸水树脂的优势，在水处理吸附、药物缓释、组织工程等领域有广阔的应用前景。目前有关氧化石墨烯改性吸水树脂的制备方法、性能及应用缺少相关的综述。因此，本文主要分四部分来综述近几年氧化石墨烯改性吸水树脂的研究进展。第一部分简要介绍了氧化石墨烯的结构特性及作为吸水树脂改性剂的特点；第二部分主要综述了氧化石墨烯改性吸水树脂的主要聚合工艺；第三部分主要介绍了氧化石墨烯对吸水树脂微观结构和宏观性能的影响；最后，介绍了氧化石墨烯改性吸水树脂在废水处理、缓解“热岛效应”、柔性器件及医用材料等领域的应用，并分析了其存在的问题，为后续开展氧化石墨烯改性吸水树脂的相关研究及应用提供了参考。     

氧化石墨烯分离膜的性能调控及其传质机理研究进展

氧化石墨烯（GO）作为理想的膜构筑材料,因其蜂窝状的结构特点及表面分布大量含氧基团的特性,被广泛用于水处理分离膜的构筑。GO膜具有良好的物理特性、优异的化学稳定性和独特的二维层状结构,在污水处理、脱盐和离子筛分等水处理领域备受关注。在水处理中,GO膜对有机物和离子有较好的截留效果,但也存在水通量低、稳定性差等问题。本文分析了近年来GO膜在水处理领域的研究新进展;简单总结了GO膜的制备方法和水处理应用;重点阐述了GO水处理膜分离性能优化的方法和传质机理的研究进展;最后总结并展望了GO膜在结构调控和性能提升方面的发展方向。本文为设计和制备高性能GO水处理膜提供参考。     

纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

采用真空抽滤-压力喷涂的方法，以聚酰胺纳滤膜为基膜，制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征，结果表明，氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能，并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m^-2·h^-1,相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能，并且在保持较高通量的同时，对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路，为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。     

氧化石墨烯/天然高分子复合吸附材料在水处理中的应用

近年来,氧化石墨烯(GO)复合吸附材料在水处理方面得到了广泛研究.由GO和天然高分子组成的复合材料具有吸附能力强、机械稳定性好等优点,且表面改性的GO可以进一步提高其吸附稳定性和吸附能力.介绍了GO/天然高分子复合吸附材料的制备方法;总结了GO表面官能团,如巯基、氨基、羧基等对吸附材料吸附性能的影响;综述了GO与壳聚糖、纤维素、海藻酸钠、木质素等天然高分子形成的复合吸附材料对水中染料和重金属离子处理的应用;最后对GO/天然高分子复合吸附材料在实际应用中的发展方向提出了展望.     

磁性石墨烯复合材料制备与应用研究进展

石墨烯具备多种优异的性能,但容易通过π-π堆积和范德华力作用产生聚集,重新堆叠成石墨。为了改善石墨烯的堆叠问题,提高石墨烯材料的应用性,越来越多的研究者将石墨烯及其衍生物和磁性纳米粒子复合,制备综合性能更优的新型材料。本文结合近年来国内外研究报道,总结了磁性石墨烯纳米复合材料的制备方法（水热/溶剂热、化学接枝法、微波辅助法等）,概述了磁性石墨烯复合材料在环境样品分离富集、催化、涂层耐腐蚀性、吸波材料及能源等方面的应用,指出了目前磁性石墨烯复合材料研究中存在的一些问题,例如磁性颗粒容易发生团聚、生物安全性有待验证、氧化石墨烯的还原导致其表面吸附位点减少等。目前（氧化）石墨烯的制备工艺正在得到改善,而未来最重要的发展方向是加强对磁性石墨烯的表面改性,从而可使其表面具有更丰富的吸附位点,同时也可使石墨烯表面的磁性纳米粒子的形态及分布更均匀,更有利于稳定发挥磁性石墨烯的功能性。     

Influence of a graphene oxide additive and the conditions of membrane formation on the morphology and separative properties of poly(vinylidene fluoride) membranes

In this article, we present our study of the influence of a graphene oxide (GO) additive and the method of preparation on the properties of membranes. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)/GO membranes were obtained by an inverse phase method, which was conducted by two different methods. The first one was based on solvent evaporation, and the second method was a coagulation bath in distilled water. Our studies clearly showed that the introduction of the GO nanoadditive into the polymer membrane matrix played a major role in the pore process formation, and it also contributed to the reduction of the contact angle, and this led to an improvement in the hydrophilic properties of the obtained membranes. Furthermore, the PVDF/GO membrane preparation process had a direct influence on the thickness and porosity. Both of these factors had a direct influence on the transport properties of the membrane. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42789.