纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

采用真空抽滤-压力喷涂的方法,以聚酰胺纳滤膜为基膜,制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征,结果表明,氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能,并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m^(-2)·h^(-1),相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能,并且在保持较高通量的同时,对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路,为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。

NH_(4)Cl水溶液的结构和物性研究

通过密度泛函理论(DFT)计算、拉曼光谱和同步辐射X射线散射法,研究了质量分数为1.0%~28.0%的NH_(4)Cl水溶液的微观结构。在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由DFT计算和拉曼光谱结果可知,当溶质浓度升高至10.0%时,在2900 cm^(-1)和3100 cm^(-1)附近出现了明显的N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH_(4)Cl水溶液中的DDAA型氢键转变为DA和DAA型氢键。X射线散射结果表明,当NH_(4)Cl水溶液质量分数升高至10.0%时,差值对分布函数G(r)在0.298 nm附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH_(4)^(+)-Cl^(-)接触离子对开始成为主要微观作用形式。NH_(4)Cl水溶液的粘度、接触角和电导率均随着NH_(4)Cl水溶液质量分数的增加而增大。NH_(4)Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH_(4)^(+)-Cl^(-)接触离子是粘度和接触角变化的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。