含有氨基化氧化石墨烯量子点中间层的反渗透膜的制备与性能研究

为了提高反渗透膜的分离性能,同时解决纳米材料在RO膜中分散性差、稳定性差的问题,首先在相转化法制备的聚砜(PSf)/聚酰亚胺(PI)共混超滤膜表面沉积氨基化氧化石墨烯量子点(af-GQDs)纳米材料制得af-GQDs中间层。af-GQDs表面的氨基通过共价键与基膜中的PI连接,使af-GQDs中间层更加牢固地与基膜结合在一起。同时,共价键作用有效改善了af-GQDs在基膜表面的分散性。随后,通过间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应在af-GQDs中间层表面构筑了聚酰胺分离层。在界面聚合的过程中,af-GQDs中间层通过氢键作用调控水相单体MPD向界面聚合反应区域中的扩散速率,进而提高了反渗透(RO)膜的分离性能。测试结果表明,最优的反渗透(RO)膜在1.0 MPa的操作条件下,对2 000 mg·L^(-1)NaCl溶液的水渗透率为20.9 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa-1,NaCl截留率为98.9%。同时,所制备的含有af-GQDs中间层的反渗透膜具有较好的耐污染性能以及长期稳定性能。

聚氨酯/氨基化氧化石墨烯杂化膜的制备及性能

将三乙烯四胺和硅烷偶联剂KH 560作为氨基化试剂,制得氨基化的氧化石墨烯(NH_2-GO),然后在聚氨酯(PU)的聚合过程中将NH_2-GO和1,2-乙二胺作为扩链剂依次加入到反应液中,制得PU/NH_2-GO杂化膜。研究了NH_2-GO质量分数对杂化膜的力学性能、热稳定性、疏水性和对染料吸附性能的影响。结果表明:随着NH_2-GO质量分数的增加,杂化膜的拉伸强度不断增大,初始分解温度不断提高,疏水性先快速增强,然后稍有下降;当pH值为4时,随着NH_2-GO质量分数的增加,杂化膜对茜素绿染料的吸附量逐渐增高。

氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜

采用氨基化氧化石墨烯(NGO)为界面聚合水相单体,制备了超薄复合纳滤膜。研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了NGO以及复合纳滤膜的化学组成和形貌。系统考察了水相单体浓度、有机相单体浓度对于制备的超薄复合纳滤膜性能的影响。该超薄复合膜在低压(0.2 MPa)下纯水通量可达27.8 L·m-2·h-1,对小分子染料有较高的截留率(甲基橙截留率74.8%,橙黄钠截留率96.0%,刚果红截留率98.5%,甲基蓝截留率99%),对于无机盐的截留率较低(Na2SO4截留率21.4%,Mg SO4截留率10.7%,Na Cl截留率5.3%,Mg Cl2截留率1.5%),展现出优异的染料/盐分离性能。同时制备的复合纳滤膜展现了较好的长周期稳定性以及抗污染特性。

氨基化氧化石墨烯(AGO)的制备及其对六价铬的吸附机制

以乙二胺盐酸盐(EDH)为改性剂改性氧化石墨烯(GO),水热法制备氨基化氧化石墨烯(Amino-functionalized;graphene;oxide,AGO).SEM、XRD、FTIR和Zeta电位表征分析发现,AGO表面含有羟基、羧基及氨基基团,Zeta电位为pH=10.14.以水中低浓度六价铬Cr(Ⅵ)为污染物,探讨了乙二胺盐酸盐(EDH)用量、pH、AGO用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及常见干扰离子对AGO吸附Cr(Ⅵ)影响.结果表明,在pH=6.0、7-AGO用量为0.8;mg·L^(-1)和Cr(Ⅵ)初始浓度为2.0;mg·L^(-1),7-AGO对Cr(Ⅵ)去除率可达95.1%;SO_(4)^(2-)会明显抑制AGO对Cr(Ⅵ)的吸附.AGO对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附机制主要为静电作用.

氨基化氧化石墨烯和脂肪酸在水-油界面的共吸附动力学

合成了氨基化氧化石墨烯(NH_(2)-PEG-GO),利用界面张力仪研究了脂肪酸质量浓度、NH_(2)-PEG-GO质量浓度以及脂肪酸链长度对于NH_(2)-PEG-GO与脂肪酸在水-油界面共吸附行为的影响。结果表明,当NH_(2)-PEG-GO与脂肪酸共同存在于液相且质量浓度较低时,此时的水-油界面张力值要明显低于体系中只添加NH_(2)-PEG-GO或脂肪酸时的张力值。脂肪酸的链长越长,NH_(2)-PEG-GO与脂肪酸共吸附降低界面张力能力越强。由于相对于NH_(2)-PEG-GO,脂肪酸尺寸较小,所以初期的界面张力降低由脂肪酸吸附引起,而且,脂肪酸在水-油界面的吸附能够吸引NH_(2)-PEG-GO向界面扩散,表现出吸附的协同效应。而在吸附后期,界面张力降低现象由NH_(2)-PEG-GO主导,NH_(2)-PEG-GO与脂肪酸之间存在竞争吸附。

氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。

聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯的制备及其对活性艳红X-3B的吸附

使用改性hummers法制备出氧化石墨烯(GO),通过水热法在GO上生长磁性CoFe2O4,再使用聚乙烯亚胺(PEI)进行氨基改性,制备出聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯(PEI-MGO)。使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对PEI-MGO的结构和微观形貌进行表征。结果表明:纳米级尖晶石相CoFe2O4均匀分散于GO上,且氨基改性成功。探讨了PEI-MGO对水体中活性艳红X-3B的吸附性能。结果表明:在活性艳红X-3B初始质量浓度为150mg/L、体积为100mL、吸附剂质量为0.04g、pH值为1、吸附时间为60min时达到平衡,平衡吸附量为361.15mg/g。PEI-MGO对活性艳红X-3B的饱和吸附量为470.58mg/g。磁分离和磁回收研究表明,PEI-MGO能快速从水体中分离,回收率为98.6%。

NGO/PDA-DAG改性膜制备及抗污染性能研究

以多巴胺(DA)、1,3-二氨基胍盐酸盐(DAG)、氨基化氧化石墨烯(NGO)为改性剂,将氧化沉积和表面接枝法联用于聚偏氟乙烯(PVDF)原膜表面改性,得到NGO/PDA-DAG改性膜,研究改性膜的制备条件及其抗污染性能.结果表明:①改性膜最佳制备条件为DA浓度1.5mg/mL,DA氧化沉积时间4h,DAG质量浓度1wt%,NGO浓度2mg/mL,NGO接枝时间1h;②改性膜的亲水性能改善明显.改性剂向膜面引入了-NH2、C=N、-OH、C=O等亲水性官能团,使静态接触角由68.7°(原膜)下降到38.7°(改性膜);③改性膜比原膜具有更高的机械强度.改性层改善了原膜表面应力传递盲区,使改性膜表面粗糙度由原膜的46.5nm下降到18.3nm.改性膜的拉伸强度和杨氏模量分别为22.83和376.25Mpa,比原膜提高了39.72%和13.57%;④改性膜的选择透过性和抗有机污染性能显著提高.与原膜相比,改性膜对牛血清白蛋白(BSA)的截留率提高18.64%、纯水通量恢复率提高34.08%、膜总污染率下降20.67%(可逆污染率提高13.41%、不可逆污染率下降34.08%);⑤改性膜抗菌性能强,且抗菌效果稳定持久.改性膜连续4次抗菌测试(38℃下接触2h)的平均抗菌率分别为92.3%、88.5%、87.9%、85.6%,能有效防止生物膜污染发生,而原膜无任何抗菌特性.

用于膜接触器脱硫的PVDF/GO - IM膜制备与性能研究

化石燃料燃烧和汽车尾气为PM2.5的重要来源,其中SO2为PM2.5的重要组成部分,膜接触器在脱除SO2领域具有良好的应用前景.本研究通过沉淀聚合法制备了氨基化氧化石墨烯(GO-IM),并填充到聚偏氟乙烯(PVDF)中,通过浸没沉淀相转化法制备了氨基化氧化石墨烯填充膜,对膜形貌、孔隙率、接触角和机械强度等进行表征,并评价其脱硫性能;此外,研究了不同GO-IM填充量的PVDF/GO-IM膜的渗透性能.结果表明,膜壁上的GO-IM可促进SO2的传递,提高了SO2气体的吸收通量,GO-IM上丰富的氨基提高了与PVDF界面的相容性.当GO-IM与PVDF质量比为3%、测试温度为20℃、进料气压力为0.10 MPa时,膜的SO2吸收通量可达6.51×10^-4 mol/(m^2·s),表明PVDF/GO-IM膜接触器在烟道气脱硫领域具有良好的应用前景.