氧化石墨烯基膜的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯是一種具有單層原子厚度的二維蜂窩狀晶格結構的碳材料，其優(yōu)異的機械性能、超大的比表面積及超薄的分子厚度，具備了高性能分離材料的潛質。氧化石墨烯作為石墨烯重要的衍生物，表面帶有大量的含氧官能團，不僅具有良好的親水性，同時具有易化學改性的優(yōu)勢。氧化石墨烯基膜獨特的納米孔道，使其在脫鹽、滲透汽化、廢水處理等領域具有廣闊的應用前景。目前，氧化石墨烯基膜在水溶液中易剝離溶解，使膜結構坍塌。因此，提高氧化石墨烯基膜的穩(wěn)定性是實現其應用的重要保障

2、。本論文采用不同化學交聯的方法制備了氧化石墨烯基膜，并考察其對不同體系的分離效果。具體內容主要包括以下三個方面:
　　(1)乙二胺(EDA)交聯的氧化石墨烯層狀薄膜:利用氧化石墨烯表面豐富的環(huán)氧基團和乙二胺分子在不同的條件下進行反應，生成不同還原程度的氨化石墨烯。通過真空抽濾的方法，氨化石墨烯片層沉積為均勻的氨化石墨烯薄膜。通過調控氨化石墨烯膜的成膜條件，制備了可在錯流下運行的氨化石墨烯薄膜并將其用于染料橙黃G的分離。在實驗條件0

3、.4 MPa，25℃時，水通量達到:127.4L/(m2·h)，截留率達到84％，取得了較好的分離性能。
　　(2)多壁碳納米管(MWCNTs)交聯的氧化石墨烯層狀薄膜:水溶液中，氧化石墨烯基膜水通道的孔徑較小，片層上的含氧官能團和水分子間的氫鍵作用進一步阻礙了水分子的傳遞。為了調控氧化石墨烯基膜的水擴散通量和提高膜的應用穩(wěn)定性，利用酸化的多壁碳納米管交聯改性的氧化石墨烯，制備了化學性能穩(wěn)定的多壁碳納米管交聯的氧化石墨烯雜化膜。該

4、雜化膜被用于低濃度放射性廢水Sr(NO3)2的處理，在實驗條件0.4MPa，25℃時，水通量達到210.7L/(m2·h)，是商業(yè)納濾膜水通量的4倍左右。對于EDTA絡合的Sr(NO3)2，截留率達到93.4％。此外，該雜化膜能夠從非放射性離子Na+中分離出少量放射性離子Sr2+，具有處理低濃度放射性廢水的應用潛質。
　　(3)改性單壁碳納米管(Modified SWCNTs)交聯的氧化石墨烯層狀薄膜:單壁碳納米管在強酸的作用下，

5、生成了規(guī)整的棒狀碳顆粒，將Modified SWCNTs和GO-EDA反應，真空抽濾法制備了交聯的氧化石墨烯雜化薄膜。由于GO-EDA和改性SWCNTs之間強烈的化學鍵，該雜化膜可以在錯流的條件下穩(wěn)定運行。將該膜應用于含Sr2+的放射性廢水處理，在實驗條件0.4 MPa，25℃時，水通量增大到390.6 L/(m2·h)，是傳統(tǒng)商業(yè)納濾膜的8倍;加入EDTA絡合試劑，對Sr2+的截留達到86.3％。此外，通過在不同壓力和不同pH值條件下