氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能表征

发布时间：2018-05-09 19:19

  本文选题：纳滤 + 氧化石墨烯　； 参考：《天津工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：由哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备的传统聚酰胺(PA)复合纳滤膜通量较低。近几年,改善聚酰胺复合纳滤膜通量的研究工作有很多,如在功能层添加纳米粒子,多孔材料和纳米片层材料等,虽然这些工作很大程度的提高了复合纳滤膜的通量,但是都或多或少的存在盐截留率下降的现象。为此,本论文研究通过在聚酰胺功能层添加层状氧化石墨烯,解决通量提高的同时截留率下降的trade-off效应问题。由于氧化石墨烯(GO)的结构优势和官能团优势,本论文选取GO作为改性聚酰胺纳滤膜的纳米片层材料。不同于之前直接将GO加入界面聚合的水相中对PA复合纳滤膜进行改性的方法,本论文使用三光气将GO表面的羧基官能团酰氯化,使其更具有反应活性。通过红外光谱(FTIR)、XPS元素分析、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对GO和酰氯化GO(GO-COCl)进行表征。结果表明了 GO被成功酰氯化,而且酰氯化后GO的尺寸大小和厚度都维持不变。在分散剂(乙醇)的作用下,将一定量的GO-COC1很好的分散到TMC正己烷溶液中作为有机相,与PIP水溶液通过界面聚合制备含有片层GO的PA复合纳滤膜。通过表面元素分析、FTIR、AFM、水接触角测试(WCA)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对膜表面化学成分和结构、膜表面亲水性以及膜表面形貌进行了表征。结果表明GO-COC1通过和PIP的键合作用被以片层的方式固定在PA功能层中,为水的传输提供一个水通道。但由于乙醇-OCH_2CH_3基团的引入,GO并没有提高膜表面的亲水性。同时还通过表面电势测试、渗透性能测试对膜的表面电荷、渗透性能以及热稳定性进行测试。测试结果表明:在PA功能层中添加GO-COC1可以降低膜表面的电势,使PA/GO-COC1复合膜具有更大的电负性;添加0.002%GO-COC1和2%的乙醇可以使PA/GO-COC1复合膜达到最佳的渗透性能,而且相比传统PA,PA/2GO-COC1的水通量翻倍,Na_2SO_4截留率提高2%;升高操作温度,由于GO对PA分子链运动的约束,使得PA/2GO-COC1复合膜具有更好的热稳定性。本论文所制备的PA/GO-COC1复合纳滤膜中GO以片层的方式被PA固定,结构与纯GO抽滤膜类似,但结构和性能要稳定的多。
[Abstract]:In recent years , it has been found that GO - COC1 can be used as an organic phase in the process of adding nano - particles , porous materials and nano - layer materials in the functional layer .

【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】

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本文编号：1867097