GO-CNT三维复合膜截留HA与抗污染性能

发布时间：2019-11-08 16:58

【摘要】：为提高氧化石墨烯(GO)膜的水通量和对腐殖酸(HA)的抗污染性能,在GO中掺杂碳纳米管(CNT)制备出GO-CNT三维复合膜.结果显示,复合膜表面较GO膜粗糙,CNT均匀分散在GO片层中,构成三维网状结构.负载量为30μg/cm~2的GO-20%CNT膜对HA截留效果达90%以上,水通量相比GO膜提高了2倍.酸性条件下,HA分子发生团聚增大、负电性减弱,GO-CNT复合膜对HA的截留率提高、通量较低.增加溶液中离子强度会压缩膜表面双电层导致Donnan效应减弱,GO-CNT复合膜对HA截留率从90.2%降至31.9%.GO-CNT三维复合膜过滤HA 1h后通量下降了10.95%,水洗1h后,膜通量恢复率达99.68%,较GO膜提高了6.18%,具有优良的抗污染特性.
【图文】：

4558中国环境科学37卷通过U-3010紫外/可见分光光度计测定HA溶液吸光度并计算出浓度.在膜的抗污染实验测试中,膜通量下降:Rt(%)=(1-Jp/Jw,1)×100(3)通量恢复率:FR(%)=Jw,2/Jw,1×100(4)式中:Jw,1为纯水通量,L/(m2hbar);Jp为过滤HA1h后测得的纯水通量,L/(m2hbar);Jw,2为过滤HA后水清洗1h后的纯水通量,L/(m2hbar).2结果与讨论2.1膜的形貌与结构表征从图1(a)~(d)可以看出GO,膜表面层状堆叠,存在许多褶皱,膜表面平整,没有明显的缺陷,这与通过压滤法制得的GO膜结果一致[14].CNT已经均匀分散在GO片层中,随着掺入比例的增加,在膜表面可以观察到更多的CNT.GO与CNT通过共价键结合,CNT的掺入减少了GO层间的叠加,使表面呈有序的网状结构,形成三维传质通道.经过处理的CNT分散均匀,无团聚现象,随着掺入CNT量的增多,膜表面越来越不平整.由图1(e)~(f)可知,GO与GO-CNT复合膜表面起伏不平,且随着CNT掺入量的增加,膜粗糙度从280nm增加到366nm.原因可能是因为GO膜呈片状,表面比较光滑,CNT的加入一部分渗入到片层间,一部分沉积在膜表面,导致膜表面粗糙度增加.AFM测定证实了此现象.(a)(b)(c)(d)(e)2803003203403601020304050数平均粗糙度算n()mCNT含量(%)0(f)图1GO-CNT膜的表面形貌及粗糙度Fig.1SurfaceimagesandroughnessofGO-CNTcompositemembranes(a)~(d)分别为GO、GO-10%CNT、GO-20%CNT、GO-50%CNT膜的SEM图;(e)GO-20%CNT膜的AFM图;(f)GO-CNT膜表面粗糙度

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