石墨烯纳米片/聚乙二醇杂化膜的制备及其渗透汽化脱硫性能研究

发布时间：2021-10-05 16:18

　　以聚乙二醇（PEG）为基膜材料,将石墨烯纳米片（GNS）填充至PEG中制备了GNS/PEG杂化膜。通过扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、溶胀度测试（Sw）和热重分析（TG）等手段对膜材料及杂化膜的形貌、表面化学性质、耐溶胀性以及热性能进行了表征。将其应用于渗透汽化噻吩/正庚烷混合物体系的分离,结果表明:当GNS填充量由0.2%上升至1%,富硫因子呈增大趋势,渗透通量呈先下降后增加趋势,这可能是随着GNS填充量的变化,GNS提供的层间小分子传质通道、界面结构、PEG自由体积及分子间作用力均有不同程度的变化。随着操作温度的升高,渗透通量升高,富硫因子先降低后升高。当GNS填充量为1%时,渗透通量为166.34g/（m²·h）,富硫因子为19.77,比纯PEG膜分别提高了61.29%和26.35%。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

GNS含量对GNS/PEG杂化膜溶胀度的影响

图1为GNS和GNS/PEG杂化膜的FT-IR谱图。由图可见，GNS在1634cm-1附近的特征吸收峰为C?C的弯曲伸缩振动吸收峰[4],3430cm-1附近的特征吸收峰归属于—OH的伸缩振动峰，1110cm-1附近为C—O—C伸缩振动峰，1715cm-1附近为C?O伸缩振动峰，推测在GNS制备过程中引入了C—O—C和—COOH结构。与纯PEG膜相比，GNS/PEG杂化膜的FT-IR谱图中各特征吸收峰无明显变化，这可能是由于GNS在PEG中含量较低，且PEG分子链覆盖了GNS表面，FT-IR的扫描深度较浅，导致在GNS/PEG杂化膜的FT-IR谱图中未出现GNS的特征吸收峰。2.1.2 杂化膜形貌分析

GNS/PEG杂化膜的TG曲线见图3。由图可见，纯PEG膜和杂化膜均有3个阶段的热失重，第一阶段发生在0～100℃之间，这是由于膜吸附空气中的水分挥发造成的失重；第二阶段发生在100～300℃之间，这是由于过量交联剂的挥发造成的失重；第三阶段发生在300～400℃之间，这是由于PEG基膜材料以及GNS自身的受热分解造成的失重。当操作温度低于100℃时，杂化膜热稳定性较好；当GNS填充量在0.2%～0.6%时，杂化膜热稳定性与PEG相近，但当GNS填充量升至1%，杂化膜在300～400℃时，PEG热稳定性降低，这可能是由于GNS填充量较高时，GNS纳米片团聚粒子较大，GNS占据PEG分子链自由体积，使得PEG分子间作用力减弱，导致PEG热降解温度降低。2.1.4 膜耐溶胀性分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]渗透汽化汽油脱硫膜材料[J]. 展侠,孙晓芳,徐恒俐,李继定.  化学进展. 2019(05)



本文编号：3420106