羧基化氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜合成及其水处理研究
发布时间：2021-02-25 21:06
羧基化处理氧化石墨烯（GO）得到羧基化氧化石墨烯（GOC）,通过共混法制备复合膜,对比研究GO、GOC对聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水性、抗污染性等性能的影响,测试了膜的亲水接触角、膜通量、蛋白质截留率、通量恢复率等。结果表明:GOC/PVDF膜部分β晶型转变为α晶型,表面小孔增多,断面指状孔及海绵状孔径变小,热稳定性提高,亲水性增强,接触角由原膜的81.0°降低到41.2°;水通量和孔隙率分别提高至原膜的3倍和2倍;BSA截留率最大可达到40%。
【文章来源】：实验技术与管理. 2017,34(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图５不同ＧＯＣ含量膜的纯水通量及ＢＳＡ截留率
图６不同ＧＯＣ含量膜的通量恢复率３结论本文实验可以使学生理解微孔膜的制备、结构、形貌、性能等知识和方法，具有一定的创新性。氧化石墨烯经氢氧化钠与氯乙酸反应后，部分羟基与环氧基转化为羧基。添加羧基化氧化石墨烯后，ＰＶＤＦ膜有部分β晶型转变为α晶型；膜的表面小孔略增多，断面指状孔及海绵状孔径变小；膜的热稳定性提高；亲水接触角由８１．０°降低到４１．２°，亲水性大大增强；膜的水通量接近ＰＶＤＦ原膜的３倍；孔隙率增大到原膜的２倍；ＢＳＡ截留率最大可达到４０％，且膜的通量恢复率大幅增强，在羧基化氧化石墨烯含量为０．１５％时达到９７．５％，膜的抗污染性增强。羧基化改性后的氧化石墨烯对ＰＶＤＦ膜有显著的改善作用，大幅提高了ＰＶＤＦ膜的水处理性能。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］刘琳，邢锦娟，钱建华．薄膜材料的制备及应用［Ｍ］．沈阳：东北大学出版社，２０１１．［２］赵晴，于水利，吕慧．基于复合纳米颗粒的有机－无机杂化膜的制备与性能表征［Ｊ］．功能材料．２０１０，４１（４）：７３７－７４０．［３］ＣｈｅｎＷＪ，ＳｕＹＬ，ＰｅｎｇＪＭ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔ－ｍｅｎｔｂｙｍｅｍｂｒａｎｅｓｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｕｎａｂｌｅａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｔｕｎａ－ｂｌｅａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｍｅｍｂｒａｎｅｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，２０１１，４５（１５）：６５４５－６５５２．［４］王龙庆．溶液相转化法ＰＶＤ
后，膜的断面海绵状小孔孔径降低，其孔径大小分别为０．５２、０．５１、０．５３、０．５２μｍ。图１不同膜的ＸＲＤ谱图及部分膜的ＦＴＩＲ谱图图２不同膜的ＦＳＥＭ图（左为纵向断面，右为横向断面）图３为ＧＯ／ＰＶＤＦ膜及ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜的ＴＧ－ＤＳＣ曲线，可知ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在１５９℃处出现一个吸热峰，即添加ＧＯ后ＰＶＤＦ膜只是经历了熔融的过程而没经过再结晶的过程。从ＴＧ曲线图可以看到ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在约３６０℃开始有质量损失，该温度比ＰＶＤＦ原膜的２９１℃要高的多，整个过程ＧＯ／ＰＶＤＦ膜的质量损失达到６８．０２％。ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在４１５℃处出现一个吸热峰，该温度比ＰＶＤＦ原膜的４５０℃要低，即添加ＧＯ后ＰＶＤＦ膜在高温下β晶型更容易转化为α晶型。当添加ＧＯＣ后，复合膜与ＰＶＤＦ原膜一样在１５８℃出现熔化吸热峰，ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜质量损失开始温度约为３７５℃，比添加ＧＯ后的温度更高，整个升温过程质量损失为６７．１６％。ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜在４５５℃处出现吸热峰，该温度要比ＰＶＤＦ原膜略高。添加ＧＯ后ＰＶＤＦ复合膜在７００℃出现一个放热峰，要比ＰＶＤＦ原膜的５９１℃高１１９℃，而添加ＧＯＣ后该温度上升到７１１℃。因此，可以知道添加ＧＯ和ＧＯＣ后ＰＶＤＦ膜的热稳定性提高，而后者热稳定性更高。ＰＶＤＦ原膜的亲水接触角为８１．０°，添加０．１ｇ的ＧＯ后，亲水接触角减小到６３．９°，说明添加ＧＯ后复
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂改性高岭土对PVDF膜性能的影响研究[J]. 朱志超,朱小燕,雷新荣. 膜科学与技术. 2015(06)
[2]基于复合纳米颗粒的有机-无机杂化膜制备与性能表征[J]. 赵晴,于水利,吕慧. 功能材料. 2010(04)
[3]氧化石墨烯及其与聚合物的复合[J]. 杨永岗,陈成猛,温月芳,杨全红,王茂章. 新型炭材料. 2008(03)
[4]TiO2/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征[J]. 李健生,梁祎,王慧雅,孙秀云,王连军. 高分子学报. 2004(05)
[5]聚偏氟乙烯分离膜改性研究进展[J]. 王庐岩,钱英,刘淑秀,叶晓. 膜科学与技术. 2002(05)
[6]聚偏氟乙烯微孔膜处理含铬（Ⅲ）水溶液的研究[J]. 杜军,刘作华,陶长元,张胜涛,徐楚韶,汤忠红. 化学研究与应用. 2000(06)
本文编号：3051575
【文章来源】：实验技术与管理. 2017,34(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图５不同ＧＯＣ含量膜的纯水通量及ＢＳＡ截留率
图６不同ＧＯＣ含量膜的通量恢复率３结论本文实验可以使学生理解微孔膜的制备、结构、形貌、性能等知识和方法，具有一定的创新性。氧化石墨烯经氢氧化钠与氯乙酸反应后，部分羟基与环氧基转化为羧基。添加羧基化氧化石墨烯后，ＰＶＤＦ膜有部分β晶型转变为α晶型；膜的表面小孔略增多，断面指状孔及海绵状孔径变小；膜的热稳定性提高；亲水接触角由８１．０°降低到４１．２°，亲水性大大增强；膜的水通量接近ＰＶＤＦ原膜的３倍；孔隙率增大到原膜的２倍；ＢＳＡ截留率最大可达到４０％，且膜的通量恢复率大幅增强，在羧基化氧化石墨烯含量为０．１５％时达到９７．５％，膜的抗污染性增强。羧基化改性后的氧化石墨烯对ＰＶＤＦ膜有显著的改善作用，大幅提高了ＰＶＤＦ膜的水处理性能。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］刘琳，邢锦娟，钱建华．薄膜材料的制备及应用［Ｍ］．沈阳：东北大学出版社，２０１１．［２］赵晴，于水利，吕慧．基于复合纳米颗粒的有机－无机杂化膜的制备与性能表征［Ｊ］．功能材料．２０１０，４１（４）：７３７－７４０．［３］ＣｈｅｎＷＪ，ＳｕＹＬ，ＰｅｎｇＪＭ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔ－ｍｅｎｔｂｙｍｅｍｂｒａｎｅｓｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｕｎａｂｌｅａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｔｕｎａ－ｂｌｅａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｍｅｍｂｒａｎｅｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，２０１１，４５（１５）：６５４５－６５５２．［４］王龙庆．溶液相转化法ＰＶＤ
后，膜的断面海绵状小孔孔径降低，其孔径大小分别为０．５２、０．５１、０．５３、０．５２μｍ。图１不同膜的ＸＲＤ谱图及部分膜的ＦＴＩＲ谱图图２不同膜的ＦＳＥＭ图（左为纵向断面，右为横向断面）图３为ＧＯ／ＰＶＤＦ膜及ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜的ＴＧ－ＤＳＣ曲线，可知ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在１５９℃处出现一个吸热峰，即添加ＧＯ后ＰＶＤＦ膜只是经历了熔融的过程而没经过再结晶的过程。从ＴＧ曲线图可以看到ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在约３６０℃开始有质量损失，该温度比ＰＶＤＦ原膜的２９１℃要高的多，整个过程ＧＯ／ＰＶＤＦ膜的质量损失达到６８．０２％。ＧＯ／ＰＶＤＦ膜在４１５℃处出现一个吸热峰，该温度比ＰＶＤＦ原膜的４５０℃要低，即添加ＧＯ后ＰＶＤＦ膜在高温下β晶型更容易转化为α晶型。当添加ＧＯＣ后，复合膜与ＰＶＤＦ原膜一样在１５８℃出现熔化吸热峰，ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜质量损失开始温度约为３７５℃，比添加ＧＯ后的温度更高，整个升温过程质量损失为６７．１６％。ＧＯＣ／ＰＶＤＦ膜在４５５℃处出现吸热峰，该温度要比ＰＶＤＦ原膜略高。添加ＧＯ后ＰＶＤＦ复合膜在７００℃出现一个放热峰，要比ＰＶＤＦ原膜的５９１℃高１１９℃，而添加ＧＯＣ后该温度上升到７１１℃。因此，可以知道添加ＧＯ和ＧＯＣ后ＰＶＤＦ膜的热稳定性提高，而后者热稳定性更高。ＰＶＤＦ原膜的亲水接触角为８１．０°，添加０．１ｇ的ＧＯ后，亲水接触角减小到６３．９°，说明添加ＧＯ后复
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂改性高岭土对PVDF膜性能的影响研究[J]. 朱志超,朱小燕,雷新荣. 膜科学与技术. 2015(06)
[2]基于复合纳米颗粒的有机-无机杂化膜制备与性能表征[J]. 赵晴,于水利,吕慧. 功能材料. 2010(04)
[3]氧化石墨烯及其与聚合物的复合[J]. 杨永岗,陈成猛,温月芳,杨全红,王茂章. 新型炭材料. 2008(03)
[4]TiO2/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征[J]. 李健生,梁祎,王慧雅,孙秀云,王连军. 高分子学报. 2004(05)
[5]聚偏氟乙烯分离膜改性研究进展[J]. 王庐岩,钱英,刘淑秀,叶晓. 膜科学与技术. 2002(05)
[6]聚偏氟乙烯微孔膜处理含铬（Ⅲ）水溶液的研究[J]. 杜军,刘作华,陶长元,张胜涛,徐楚韶,汤忠红. 化学研究与应用. 2000(06)
本文编号：3051575
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