氨基交联的氧化石墨烯框架复合膜的制备与分离性能研究

发布时间：2022-01-05 01:42

　　随着国民经济和工业化进程的快速发展,工业废水的排放量日益增加,其中高盐废水的排放量在我国总废水量中占5%,而且每年以2%的增速不断增加。高盐废水不仅会严重影响到人类的健康,甚至危害整个生态系统。氧化石墨烯（GO）是一种新型的二维碳材料,由于具有强亲水性、含有大量含氧官能团和大的比表面积等特点而备受关注,广泛用于膜分离材料研究中。相对于其他的高盐废水处理技术,膜分离技术具有节能、环保、高效等优势。本论文采用两种共价交联剂分别对GO进行功能化制备出了氨基交联的氧化石墨烯框架（graphene oxide framework,GOF）复合膜,系统研究了GOF复合膜的制备、表征与分离性能。具体研究内容如下:（1）通过尿素（UR）共价交联GO形成GO/UR复合物,采用真空抽滤法制备出具有氧化石墨烯框架结构的GO/UR复合膜。在室温下,GO与UR的质量比为1/3.750,GO浓度为0.02 g L^-1为制备条件时所制备的复合膜分离性能最佳。30 ^oC时,该GO/UR复合膜对纯水和3.5 wt%NaCl溶液的渗透通量分别是36.1 kg m^-2<... 

【文章来源】：江西师范大学江西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

生物炭的制备及其在废水处理中的应用[2]

氨基交联的氧化石墨烯框架复合膜的制备与分离性能研究3反渗透[26]的原理是利用半透膜（孔径小于1nm）将纯溶剂和溶液隔开,在无外加压力情况下,浓度低的一侧会自发向浓度高的一侧扩散,当在浓度高的一侧施加一个大于渗透压的外力时恰好阻止这一现象的发生。它可以有效分离液体里的小分子和离子，操作压力一般在1-10MPa之间。表1-1不同膜分离技术的对比膜过程驱动力膜类型传质机理截留物微滤压力差对称膜颗粒大小形状悬浮颗粒物超滤压力差非对称性膜分子大小形状、分子特性胶体纳滤压力差复合膜电荷性及离子大小有机物反渗透压力差非对称性膜溶剂扩散溶质、无机盐1.3氧化石墨烯基膜1.3.1氧化石墨烯的简介2004年Geim等人[29]通过机械剥离的方法制备出一种新的二维材料—石墨烯，并且研究其各种物理化学性质，从而激起广大学者对石墨烯基材料的研究兴趣。石墨烯是一种非常薄的碳材料，厚度相当于单原子层（约为0.34nm），它拥有蜂窝状结构，碳原子都是以sp2的形式存在，使得其具备优异的电学性能、机械性能、热力学性能和非常大的比表面积[30-32]。图1-2GO的结构模型[33-36]

饔没蛘呔驳缱饔玫壤词迪址枪?价键的改性[33]。这类改性得到的物质稳定性没有上述两种的好，作用力较弱，但不会破坏GO本身结构和性能，同时能提高其分散性。在非共价相互作用中分子间的π-π作用倍受关注。GO拥有高度共轭的苯环结构，容易与结构相似的小分子或者聚合物发生强烈的π-π作用。Xu等[51]用1-芘丁酸功能化改性GO，1-芘丁酸中的芘环与GO的苯环通过π-π作用增加稳定性。聚乙烯醇上的含氧官能团能与GO上的含氧官能团形成氢键作用[52]；GO上的含氧官能团和聚苯胺的氨基具有氢键作用和静电作用，交联后的结构如图1-3所示[53]；用十二烷基苯磺酸钠功能化GO可改善其在水中的分散性，而且该复合膜的电化学稳定性也大大提高[54]。图1-3聚苯胺与GO交联后的结构示意图[53]

【参考文献】：
期刊论文
[1]双酚A及其类似物的生物毒性效应与管理研究进展[J]. 任文娟,杨倩,刘济宁,陈英文,沈树宝.  环境与健康杂志. 2016(07)
[2]环境雌激素双酚A的研究进展[J]. 李楠,范添博,田义军,郭婧,吴琼.  现代生物医学进展. 2015(07)
[3]高盐度废水处理技术研究进展[J]. 李凤娟,徐菲,李小龙,李琦,曹保久.  环境科学与管理. 2014(02)
[4]高盐废水的形成及其处理技术进展[J]. 李柄缘,刘光全,王莹,张晓飞,刘鹏,任雯,雍兴跃.  化工进展. 2014(02)

硕士论文
[1]氧化石墨烯及其复合膜的制备工艺与染料分离应用[D]. 侯敬珂.天津工业大学 2019
[2]功能化氧化石墨烯复合膜的制备、表征及染料废水分离性能[D]. 王彩云.江西师范大学 2018
[3]氧化石墨烯基复合膜的制备及分离性能[D]. 李创.江西师范大学 2017
[4]改性石墨烯气凝胶粒子电极处理含双酚A废水的研究[D]. 陈庄.华北电力大学(北京) 2017



本文编号：3569478