自组装氧化石墨烯纳滤膜制备及其脱盐性能研究

发布时间：2016-11-03 13:56

  本文关键词：自组装氧化石墨烯纳滤膜制备及其脱盐性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国海洋大学》 2015年

自组装氧化石墨烯纳滤膜制备及其脱盐性能研究

魏怡  

【摘要】：随着经济的发展,社会对环保问题日渐关注,尤其是水资源安全问题,一直是国家、企业、民众关注的重点。膜分离技术已成为一种应用广泛的高效、节能的水处理技术,而决定膜分离技术水平的关键就是膜分离材料的性能。纳米材料作为分离膜材料的改性物质,一直是科研工作者的研究重点。近年来,石墨烯这种二维纳米材料的发展取得了惊人的进步,而氧化石墨烯由于其独特的结构和性能,在膜分离材料制备方面得到了极大的关注。本文采用Hummers法制备氧化石墨,超声剥离后得到氧化石墨烯溶液,使用原子力显微镜、X射线衍射光谱、红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱对石墨烯进行表征测试,并采用压力辅助层层自组装法制备氧化石墨烯膜,对其进行分离性能评价与表征测试。结果表明采用Hummers法制备的氧化石墨烯大部分为单层,厚度在0.8nm左右;压力辅助自组装法可以得到具有明显层状结构的氧化石墨烯膜,并表现出明显的纳滤膜特征,膜对硫酸钠的脱盐率在2000ppm、25℃、IMPa下可以达到70%以上,同等条件下对氯化钠的脱盐率达到30%以上,膜的通量随着氧化石墨烯功能层厚度的增加以及氧化程度的降低而减小,脱盐率随之增加。另外,通过增加氧化石墨烯的超声处理强度,可以在一定程度上提高膜的通量,升高料液温度也可以显著提升膜的渗透性能,而且脱盐率保持不变。由于氧化石墨烯的柔性以及压力辅助自组装法的特点,所制备的氧化石墨烯纳滤膜内部存在许多大尺寸通道,导致膜的脱盐性能不如理论估计水平。在压力的持续作用下,膜的通量呈指数下降趋势,且压力越大通量的衰减量越大,压密之后膜的脱盐率也会有一定程度的提高,证明了大尺寸水通道在压力下的尺寸变化。压力辅助自组装法制备的氧化石墨烯纳滤膜主要依靠水通道的筛分效应以及氧化石墨烯上含氧官能团的电荷效应进行脱盐,膜的功能层厚度、水通道数量、氧化石墨烯的氧化程度均能对膜的性能产生影响。在脱盐率不变的情况下,膜在高温环境中具有更好的渗透性能,表现出很好的高温料液脱盐处理的应用前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

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