氧化石墨烯复合膜的制备及其在水体中脱除染料的性能
2021-05-11王孟璐寇晓慧张兴祥
天津工业大学学报 2021年2期
韩 娜,王孟璐,寇晓慧,张兴祥
(1.天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;2.天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室,天津300387;3.天津工业大学材料科学与工程学院,天津300387)
水污染一直是全球高度关注的环境问题,尤其是有机染料污染危害最大且难以治理。目前,去除染料的方法有:沉降法、吸附法、生物处理法和膜分离法等[1-4],其中,膜分离法由于具有操作简单、成本低、过滤效率高、可重复利用、能耗低等优点而成为研究热点[5-7]。
近年来,氧化石墨烯(GO)作为一种新型的自组装膜材料,以其独特的蜂窝状二维结构、较大的表面积、亲水性、柔韧性和化学稳定性而备受关注[8-10]。此外,GO表面和边缘分布着大量的活性官能团如羟基、环氧基和羧基,可以吸附芳香族有机污染物和重金属离子,且GO薄片之间的二维纳米通道可以透过水分子[11]。但是,由于GO纳米片上羟基、羰基和环氧基之间的静电斥力及水合作用,使得氧化石墨烯基自组装膜在水溶液中极不稳定,容易膨胀、剥落,重新分散到水溶液中[12]。此外,相邻GO纳米片之间的层间距较窄,导致膜的渗透性能较差。为解决氧化石墨烯基膜通量小、性能不稳定的问题,需引入新的材料和技术以提高其水处理效率。一些学者发现通过层与层之间的物质交联可以提高氧化石墨烯基膜的稳定性[13-14]。最近也有报道指出,纳米材料的插层不仅可以改善氧化石墨烯基膜的层间距,还可以提高其稳定性[15]。……
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