氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜的制备及其分离水中Pb 2+ 的效果

发布时间：2020-12-10 04:09

　　以改进Hummers法制备的氧化石墨烯（GO）和氧化改性碳纳米管（CNT）为原料,按照不同质量比混合后,通过超声分散→离心→真空抽滤制备了氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜,分析了复合膜的结构、组成和形貌,并测试了该复合膜分离水中Pb²⁺的效果。结果表明:该复合膜的结构呈片层状,改性CNT进入GO的层间使其层间距增大,且增加了膜层缺陷;当GO和改性CNT的质量比由1…2增至1…0时,复合膜的Pb²⁺截留率由85%快速增至99%以上,水通量则由550×10^-5 L·m^-2·h^-1·Pa^-1降至35×10^-5 L·m^-2·h^-1·Pa^-1;GO和改性CNT质量比为1…1时制备的复合膜性能较佳,Pb²⁺截留率达到99%以上,水通量达到518×10^-5 L·m^-2·h^-1·Pa^-1

【文章来源】：机械工程材料. 2017年10期 第33-37+102页 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图２ＧＯ的ＡＦＭ形貌Ｆｉｇ．２ＡＦＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＧＯ

ｉｃｏｖｉｅｗ软件测得ＧＯ单片的厚度大约为１．６ｎｍ。图２ＧＯ的ＡＦＭ形貌Ｆｉｇ．２ＡＦＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＧＯ不同配比ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜的截面形貌相似，因此仅以ｍＧＯ…ｍＣＮＴ＝１…１为例进行说明。由图３可以看出，ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜内部呈片层状，ＧＯ片层间交错分布着改性ＣＮＴ（图中箭头所指）。这说明改性ＣＮＴ作为纳米楔子嵌入到了ＧＯ层间，这些网格所形成的空位可以成为过滤分离时水分子通过的通道。图３ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜的截面ＳＥＭ形貌Ｆｉｇ．３Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＧＯ／ｍｏｄｉｆｉｅｄＣＮＴｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅ２．２ＧＯ、改性ＣＮＴ和ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜结构不同配比ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜的微观结构相似，因此仅以ｍＧＯ…ｍＣＮＴ＝１…１为例进行说明。由图４可以看出：ＧＯ的（００１）衍射峰位于２θ＝１１．０２°，峰强较高、峰形较尖，说明ＧＯ结构的有序度好，改性ＣＮＴ在２θ＝２６．０５°处存在石墨的特征衍射峰；ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜的（００１）衍射峰位于３５

王艳春，等：氧化石墨烯／改性碳纳米管复合膜的制备及其分离水中Ｐｂ２＋的效果图８不同配比ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜的水通量Ｆｉｇ．８ＷａｔｅｒｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｏｆＧＯ／ｍｏｄｉｆｉｅｄＣＮＴｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｒａｔｉｏｓ距变大，使复合膜中的水流通道变多；改性ＣＮＴ含量越高，复合膜层间的水流通道也就越多，水通量就越大。综上可见，当ｍＧＯ…ｍＣＮＴ为１…２时，复合膜的水通量最大，其Ｐｂ２＋截留率最校综合考虑截留率和水通量两个指标，当ｍＧＯ…ｍＣＮＴ为１…１时制备的复合膜性能较佳，Ｐｂ２＋截留率达到９９％以上，水通量较高，为５１８×１０－５Ｌ·ｍ－２·ｈ－１·Ｐａ－１。３结论（１）以Ｈｕｍｍｅｒｓ法制备的ＧＯ和改性ＣＮＴ为原料，通过超声分散、离心并经真空抽滤后，制备得到ＧＯ／改性ＣＮＴ复合膜；该复合膜的结构呈片层状，改性ＣＮＴ进入ＧＯ的层间使其层间距增大，且膜层的缺陷变多。（２）当ＧＯ和改性ＣＮＴ的质量比由１…１增至１…０时，复合膜的Ｐｂ２＋截留率均在９９％以上，当二者质量比为１…２时，Ｐｂ２＋截留率下降至８５％左右；当ＧＯ和改性ＣＮＴ的质量比由１…２增至１…０时，复合膜的水通量由５５０×１０－５Ｌ·ｍ－２·ｈ－１·Ｐａ－１降至３５×１０－５Ｌ·ｍ－２·ｈ－１·Ｐａ－１；综合考虑截留率和水通量两个指标，ＧＯ和改性ＣＮＴ


本文编号：2908058