碳納米材料-PAN多層夾心式復(fù)合納濾膜的制備及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、氧化石墨烯(GO)擁有獨特的二維結(jié)構(gòu)、低摩擦阻力、較好的親水性等，使其結(jié)構(gòu)規(guī)整的層狀堆砌膜在納濾方面有很大的應(yīng)用潛力。但是目前研究較多的真空抽濾法制備的層狀堆砌膜因其層間并無明顯鍵合力的存在，在高壓驅(qū)動下會對膜的整體和層間二維納米通道結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致膜的通量和截留顯著降低。針對以上問題，本文展開了兩方面工作:一是制備多層夾心式復(fù)合納濾膜以提高膜的滲透通量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;二是調(diào)節(jié)夾心結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化制膜參數(shù)。具體內(nèi)容如下:
　　本文利

2、用層層自組裝技術(shù)，以聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)的靜電和粘接作用實現(xiàn)GO和酸化多壁碳納米管(OCNTs)的交替層層自組裝制備多層夾心式復(fù)合納濾膜。制備方法是在聚丙烯腈(PAN)超濾基膜表面依次進行PDDA/GO和PDDA/OCNTs雙電子層的循環(huán)組裝最終以PDDA/GO的組裝作為終止，可實現(xiàn)GO夾心OCNTs結(jié)構(gòu)的制備。通過研究不同組裝層數(shù)和不同組裝液溶度比對多層夾心式復(fù)合納濾膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響，探究優(yōu)化制備多層夾心結(jié)構(gòu)的參數(shù)。

3、
　　首先對組裝原材料（PAN基膜和多壁碳納米管）進行預(yù)處理使其表面荷電，通過紅外光譜、X射線光電子能譜、原子力顯微鏡(AFM)和激光粒度儀等的分析，明確GO夾心OCNTs結(jié)構(gòu)制備的可靠性。其次，對膜的組裝過程進行了固體表面Zeta電位、掃描電鏡(SEM)和紅外光譜分析，結(jié)果表明GO和OCNTs均能通過與PDDA的靜電作用成功組裝在基膜表面。對組裝不同雙電子層（3層、5層、7層和9層）的夾心式復(fù)合膜進行結(jié)構(gòu)和性能對比，發(fā)現(xiàn)隨組裝層

4、數(shù)的增加復(fù)合膜的表面粗糙度和親水性變化不明顯，但水通量急劇降低，組裝7層和9層的復(fù)合納濾膜對酸性湖藍A截留率分別為86.31％和87.71％，但是組裝9層膜的水通量下降到僅為組裝7層膜的60.7％，說明組裝7層的復(fù)合膜可以實現(xiàn)通量和截留兩方面的兼顧。
　　在此基礎(chǔ)上，探究相同組裝層數(shù)不同GO和OCNTs組裝液溶度比(3∶1、5∶1、10∶1和15∶1)對納濾膜功能層夾心結(jié)構(gòu)和復(fù)合膜性能的影響。研究表明組裝參數(shù)優(yōu)化為10∶1時膜的水