氧化石墨烯改性PVDF超滤膜综合利用研究进展

介绍了氧化石墨烯改性PVDF超滤膜的物理和化学性质,综述了氧化石墨烯改性PVDF超滤膜综合应用现状,具体阐述对比了近年来氧化石墨烯改性PVDF超滤膜的制备方法,并且提出了改性超滤膜的高值利用的发展方向及展望。

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜截留染料性能研究

采用氧化石墨烯(GO)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对聚四氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,以阳离子染料罗丹明B和阴离子染料刚果红为模型染料,研究GO添加量和pH、染料和NaCl含量对改性膜截留性能的影响。结果表明,GO添加质量分数为0.5%时,染料截留效果最好。高染料含量和高NaCl含量有利于提高膜对2种染料截留率,当染料的质量浓度50 mg/L、NaCl浓度为1 mol/L时,截留率分别达到75.2%和87.4%。pH对2种染料截留率有着相反的效果,低pH有利于提高膜对罗丹明B的截留率,高pH提高膜对刚果红的截留率。

纳米氧化石墨烯改性PVDF微滤膜在MBR中的抗污染性能

利用强亲水性氧化石墨烯(GO)作为添加剂,自制了PVDF/GO复合微滤膜,并将其应用于MBR系统中,进行长期应用研究。研究发现,共混膜的表面性质得到改善,其表面含氧基团达到29.33%(GO=3%);共混膜与PVDF膜对污染物的去除效果相近,但共混膜(GO=3%)仅进行了一次清洗,清洗周期是PVDF的4倍;PVDF/GO共混膜的膜阻力要低于PVDF膜,并且共混膜的不可逆污染阻力显著下降,其数值仅仅是PVDF膜的9.0%(GO=3%);EPS分析发现,共混膜表面的EPS浓度明显减少,其降幅分别达到59.98%(GO=1%)和69.57%(GO=3%),抗污染性能显著提高;通过SEM与CLSM分析发现,随着氧化石墨烯加入量的提高,共混膜表面形成了滤饼层变得疏松,厚度也变薄,甚至露出了部分膜表面(GO=3%),保证了共混膜稳定的渗透率。

氧化石墨烯膜的制备、改性及抗污染性能研究进展

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为石墨烯的衍生物,结构上逐层堆叠,在片层之间能形成一定间距的纳米通道,可根据透过粒子的尺寸进行筛分,从而实现物质的选择性分离。近年来,氧化石墨烯逐渐成为污水处理的新一代膜材料,但氧化石墨烯膜在使用过程中不可避免地存在膜污染问题。本文综述了GO膜的主要制备方法,介绍了GO膜的改性方法,分析了氧化石墨烯膜抗污染表面构建策略及抗污染机制,总结和展望了氧化石墨烯膜的发展方向以及面临的挑战。

致孔剂对氧化石墨烯改性聚砜复合超滤膜结构和性能的影响

分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)、聚乙二醇(PEG-400)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)为致孔剂,采用浸没沉淀相转化方法制备了4种不同的聚砜/氧化石墨烯(PS/GO)复合超滤膜,并通过扫描电镜表征、水通量和通量恢复率测试等手段,研究了致孔剂种类及用量对PS/GO复合超滤膜结构、分离性能和抗污染性能的影响作用.结果表明:4种致孔剂均可在不同程度上促进PS/GO复合膜孔结构的进一步发展,提高复合膜的水通量和通量恢复率,降低膜污染阻力.其中CTAB的影响作用最大,在截留率基本保持不变的前提下,可显著提高膜的水通量.当CTAB质量分数为2%时,膜污染阻力最小,膜抗污染性能显著增强.

氧化石墨烯改性PVDF膜的研究进展

随着膜分离技术在水处理中的应用与普及,性能优良的聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有极大的发展前景,同时伴随的膜污染现象成为限制其广泛应用的关键因素。膜改性是通过一定的手段对膜基体或表面进行修改,能够改善膜的性能以延缓膜污染,提高膜的应用价值。氧化石墨烯(GO)由于含有单层碳原子的二维平面结构和各种含氧官能团,同时其比表面积大、强度高、耐热性好、亲水性强,成为水处理中的研究热点。采用GO对PVDF膜进行改性,能够提高膜的亲水性,增强膜的抗菌性和光催化性,缓解膜污染,是一种抑制膜污染的有效手段,从而提高了PVDF膜的工程应用价值。文章从PVDF膜的膜污染和GO的优良特性出发,介绍了GO改性PVDF膜的常用方法,总结了对膜抗污染性能的改善效果。

醇胺改性氧化石墨烯/PVDF共混膜接触器脱硫性能的研究

通过醇胺改性氧化石墨烯(GO)和聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备具有SO_2吸附功能的共混膜,用于膜接触器脱硫.考察了GO和乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)改性氧化石墨烯/PVDF共混膜的SO_2静态吸附性能,并将其用于膜接触器,以NaOH溶液为吸收液研究其脱硫性能,考察了吸附对SO_2在膜中的扩散传递的促进及其对脱硫性能的影响.结果表明,在共混醇胺改性后GO后,膜对SO_2的吸附性能明显提高,其中GO-DEA/PVDF膜表现出了最佳的SO_2吸附性能,平衡吸附量可达7.68mg/g.将GO-DEA/PVDF膜用于膜接触器脱硫时,其对SO_2的吸附作用明显,促进了气体的传质,使该膜显示出较高的脱硫效率以及较好的稳定性.在吸收液流速为30L/h时,GO-DEA/PVDF膜的脱硫率可达69%.

氧化石墨烯改性聚砜超滤膜的制备及其在水质净化中的应用

石墨烯制备的高性能分离膜,净化水质成本高昂,对水质中的污染物截留率和去除率较低,因此,研究氧化石墨烯改性聚砜超滤膜的制备方法,并应用在水质净化中。根据选择的实验药品和制备器械,制备氧化石墨烯改性聚砜超滤膜;检测超滤膜结构,并计算氧化石墨烯改性聚砜超滤膜纯水通量、污染物截留率、抗污染性3种性能;并将氧化石墨烯改性聚砜超滤膜应用在水质净化中。实验测试结果显示:氧化石墨烯改性聚砜超滤膜,对水质中的污染物去除率和截留率较高,对去除污染物的纯水,具有较高的水通量。制成的超滤膜,在适宜的压力作用下,可以提高膜对水质中的污染物截留率和水通量。

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜处理乳化含油废水的研究

借助N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯(GO)进行功能化,制备了EDTS-GO纳米复合物;XRD结果表明,经EDTS功能化后,GO片层之间规则的累积被破坏,形成了不同片层朝向的无序结构,减弱了片层之间的聚集.通过相转化法制备了EDTS-GO和GO改性的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜以及未改性的PVDF超滤膜,系统考察了EDTS-GO和GO对PVDF超滤膜孔隙率、表面亲水性等性能的影响.处理乳化含油废水的实验结果显示,EDTS-GO/PVDF膜通量及通量恢复率明显高于GO/PVDF膜和PVDF膜,这表明EDTS-GO改性的PVDF膜在处理乳化含油废水时,比GO改性的PVDF膜和纯PVDF膜具有更优异的性能.

氧化石墨烯共混纳米材料基PVDF复合超滤膜研究进展

目前膜分离主要用到的膜材料是聚偏氟乙烯,具有独特亲水性的氧化石墨烯和聚偏氟乙烯相结合会改善原膜的一些缺陷,提高所得复合膜的性能.简要介绍了纳米材料与GO以及PVDF共混制备复合膜,主要包括纳米Ag/GO/PVDF复合膜、Ti O2/GO/PVDF复合膜以及碳纳米管/GO/PVDF复合膜.相比传统复合膜,Ag/GO/PVDF复合膜不仅提高了原膜膜的截留率、膜通量、抗污染性能,而且还赋予膜抑菌杀菌的优点;Ti O2/GO/PVDF复合膜主要为原膜提供新的光催化性能进而改善复合膜的抗污染性能,同时也改进了Ti O2不易回收的缺点;碳纳米管/GO/PVDF复合膜改进了原膜的硬度和韧性,以及膜的亲水性和截留率等优点,使纳米材料在超滤膜里得到了广泛应用,为氧化石墨烯基膜在水处理应用拓宽了思路.

固定化溶菌酶的氧化石墨烯/聚醚砜杂化超滤膜制备及抗菌性能研究

以氧化石墨烯(GO)为固定酶载体,在水溶液中通过静电吸附及氢键作用实现溶菌酶(Ly)的固定化得到GO-Ly。并将已固定化酶的GO为添加剂,以聚醚砜为膜材料,采用相转化法制备杂化超滤膜。考察了添加剂含量对膜形态、亲水性、分离性能、力学性能及抗菌性能的影响。结果表明,GO-Ly的加入使杂化膜的亲水性及纯水通量得到明显提高,同时拉伸强度也得到一定改善;尤其当GO-Ly添加量为1.5%(质量分数)时,膜的纯水通量达到318 L/(m2.h),并且对聚乙烯醇(PVA 30 000～70 000)的截留率维持在99%以上,对大肠杆菌的抑菌率可达68%。

氧化石墨烯对聚氨酯微孔膜的改性研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),超声剥离得到氧化石墨烯(GOs),借助TEM、AFM、FT-IR和XRD对样品的形貌结构进行了表证,结果表明制得了富有含氧基团(C=O、—OH、—COOH、C—O—C等)的具有较好稳定性的GOs。通过湿法成膜制备了GOs改性的聚氨酯微孔膜,探讨了加入的GOs含量对复合聚氨酯PU微孔膜相关性能的影响,结果表明:当加入质量分数0.1%的GOs时,PU微孔膜的力学性能提高最明显;随着GOs含量的增加,复合膜体积电阻系数较空白样先增大后减小,在加入1.0%的GOs时,体积电阻系数开始低于空白样的即导电性有所提高;复合膜的吸湿率、孔隙率和透湿量,随着GOs添加量的增加均呈现增大的趋势,说明GOs的加入对PU微孔膜通透性能的改善亦有显著影响。

聚醚砜膜接枝氧化石墨烯改性膜吸附铅离子的研究

聚醚砜膜和氧化石墨烯都是良好的吸附材料,通过改性、接枝将二者组合,制备一种新型吸附材料聚醚砜膜接枝氧化石墨烯改性膜用于吸附Pb^2+。通过IR对膜进行了表征,考察了该膜对Pb^2+的吸附性能。研究了吸附时间、温度、溶液pH、溶液浓度、氧化石墨烯含量和氨基化剂量对吸附量的影响,检验了膜的重复使用性能。实验结果表明,在最佳吸附条件为温度55℃、pH=6.18、氧化石墨烯含量3.3%、3 mL氨基化试剂;膜重复使用4次后吸附量仍能达到初次吸附量的72.75%,表明聚醚砜膜接枝改性氧化石墨烯氨基羧酸是一种优良的吸附材料。

氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜的制备及其分离水中Pb^(2+)的效果

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)和氧化改性碳纳米管(CNT)为原料,按照不同质量比混合后,通过超声分散→离心→真空抽滤制备了氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜,分析了复合膜的结构、组成和形貌,并测试了该复合膜分离水中Pb^(2+)的效果。结果表明:该复合膜的结构呈片层状,改性CNT进入GO的层间使其层间距增大,且增加了膜层缺陷;当GO和改性CNT的质量比由1…2增至1…0时,复合膜的Pb^(2+)截留率由85%快速增至99%以上,水通量则由550×10^(-5) L·m^(-2)·h^(-1)·Pa^(-1)降至35×10^(-5) L·m^(-2)·h^(-1)·Pa^(-1);GO和改性CNT质量比为1…1时制备的复合膜性能较佳,Pb^(2+)截留率达到99%以上,水通量达到518×10^(-5) L·m^(-2)·h^(-1)·Pa^(-1)。

氧化石墨烯—二氧化钛改性超滤膜的研究

将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、N甲基吡咯烷酮(NMP)与氧化石墨烯-二氧化钛纳米颗粒共混,通过非溶剂致相分离法,制备得到了GOT/PVDF改性超滤膜。分别在黑暗(dark)和紫外光照射(UV)条件下,以大肠杆菌溶液(BS)为料液,研究了错流超滤过程中膜通量衰减和截留率变化情况,同时测定了膜的接触角和zeta电位。结果表明:在紫外照射条件下GOT膜具有良好的抗污染性能。GOT膜更小的接触角和更负的Zeta电位的表征说明,该膜有较强的亲水性及负电荷,解释了其抗微生物污染性能的原因。指出了GOT膜能有效控制微生物对超滤膜的污染,能很好地满足水处理的要求。

氧化石墨烯改性分离膜的研究及应用

近年来,石墨烯以及氧化石墨烯材料由于出色的性能在分离膜领域引起广泛关注。本文简述了石墨烯以及氧化石墨烯的制备方法,并以纳滤膜、微滤膜、反渗透膜、正渗透膜以及渗透汽化膜为例,重点讨论了氧化石墨烯改性分离膜在脱盐膜方面的研究进展,最后分析了氧化石墨烯改性分离膜目前的应用情况,并对氧化石墨烯改性分离膜在脱盐膜的应用前景进行了展望。

氧化石墨烯在纳滤膜改性中的应用

传统超滤膜材料通常具有较强的疏水性,导致制备出的纳滤膜存在水通量较低、膜污染严重等问题,而通过对纳滤膜进行改性可有效解决这些问题.氧化石墨烯(GO)作为一种性能优异的新型碳材料,其表面附着了大量的羟基、羧基以及环氧基等极性基团,将其应用于纳滤膜的改性,可有效提高纳滤膜的亲水性、脱盐率以及膜表面的抗污染性等.本文介绍了利用氧化石墨烯(GO)改性纳滤膜的几种常用方式与应用,探究了GO复合纳滤膜稳定性、亲水性、脱盐率以及抗污染性提高的机理,分析了氧化石墨烯(GO)改性纳滤膜的优势以及存在的问题,为GO复合纳滤膜的发展和应用提供指导.

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。

氧化石墨烯膜的制备、改性及应用研究进展

石墨烯的衍生物——氧化石墨烯(GO)因可实现逐层堆叠,在片层之间形成一定间距的纳米通道,通过粒子的尺寸大小不同,进行尺寸筛分,故可应用于物质的选择性分离,在膜材料领域引起了研究者们的广泛关注。基于氧化石墨烯独特的二维结构,为探索氧化石墨烯在膜分离领域的应用,对氧化石墨烯分离膜的制备技术及改性进行简要地概述。在氧化石墨烯分离膜的制备方法中,关于制备技术的研究报道多种多样。梳理了几种常见的制备方法,如旋涂法、真空抽滤法、浸涂法、喷涂法、层层自组装等,同时结合前人在相应制备方法上的研究成果,进行了对比分析。氧化石墨烯类材料主要通过掺杂或表面功能基因团嫁接进行改性,表面改性可提高GO膜对某些离子的选择性、水通量或者是增强膜的机械稳定性和抗污染性。氧化石墨烯在分离膜油水分离、污水净化、海水淡化、气体分离、重金属离子分离等领域均表现出优异的分离特性。最后,展望了氧化石墨烯分离膜在上述三个层面未来的发展和面临的挑战。

氧化石墨烯膜的制备、改性和对油水乳状液分离机理的研究进展

石墨烯及其衍生物具有超高的水通量、特殊的物理化学性质和可调节的层状结构等特点,逐渐成为可用于污水处理的新一代膜材料。氧化石墨烯(GO)膜的层间传输通道可通过人工修饰和调控实现油水乳状液的分离,但过程中会出现污染现象缩短GO膜的使用寿命,需对GO膜进行改性以优化性能。介绍了GO膜的主要制备方法,概述了GO膜的改性方法及油水分离机理,总结和展望了石墨烯及其衍生物未来的发展方向以及面临的挑战。