【摘 要】
:
氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜具有优异的物质选择性与传输渗透性,使得氧化石墨烯膜在海水淡化、离子分离、渗透汽化等领域具有重要的应用价值。在这些水环境中的应用,氧化石墨烯膜在水溶液中的稳定性至关重要。但由于氧化石墨烯表面富含氧化基团,氧化石墨烯片层表面的羟基和环氧基会与水形成氢键导致水合排斥,并且片层边缘带负电的羧基会引起片层间的负静电排斥,导致氧化石墨烯膜在水中会分解,稳定性非
【机 构】
:
四川大学化学工程学院,成都,610065
论文部分内容阅读
氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜具有优异的物质选择性与传输渗透性,使得氧化石墨烯膜在海水淡化、离子分离、渗透汽化等领域具有重要的应用价值。在这些水环境中的应用,氧化石墨烯膜在水溶液中的稳定性至关重要。但由于氧化石墨烯表面富含氧化基团,氧化石墨烯片层表面的羟基和环氧基会与水形成氢键导致水合排斥,并且片层边缘带负电的羧基会引起片层间的负静电排斥,导致氧化石墨烯膜在水中会分解,稳定性非常差,这极大地限制了氧化石墨烯膜的应用及发展。本文提出了一种构建层间距可控的超稳定氧化石墨烯膜的新策略。通过隔层掺加部分还原氧化石墨烯(partially reduced graphene oxide,prGO)片层构筑GO膜的纳米层状结构与调控层间距尺寸。由于氧化石墨烯片层上的部分羟基和环氧基被还原,导致部分还原的氧化石墨烯的水合排斥减弱;同时使得GO膜纳米片层间的π-π键作用大大增强。使得我们的氧化石墨烯膜在水中具有超高的稳定性,而这些因素不会随着溶液pH值的变化而改变,我们的氧化石墨烯膜在酸溶液或者碱溶液中也十分稳定,有利于氧化石墨烯膜的推广应用及发展。
其他文献
聚丙烯腈(PAN)因其良好的物化性能,PAN基微孔膜己被广泛应用于透析[1]、超滤[2]、渗透汽化[3]等领域.由于PAN熔点高于分解温度,加热时未经熔融就己交联环化,常采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备PAN基微孔膜.NIPS法需要使用大量强极性有毒溶剂,造成资源浪费与环境污染.此外,还存在工艺复杂、控制参数多、膜结构不易控制等问题.热致相分离(TIPS)法[4]因其具有孔隙率高、孔径分布窄、
聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的化学稳定性,卓越的耐腐蚀性和耐温性,强疏水性,是膜蒸馏(MD)和膜接触器(MC)的理想材料.目前,PTFE中空纤维膜多采用“糊状挤出法”制备:采用高分子量的PTFE树脂,经“挤出-拉伸-烧结”等工艺流程得到.为了考察烧结时间对膜性能的影响,本实验中制备了具有不同烧结时间(2-8min)的PTFE中空纤维膜,并对其熔点,结晶度,孔隙率,抗拉强度等性质进行了表征.实验结
本研究通过原位共混的方法,成功制备了聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)/聚砜(PSf)耐压密膜.FTIR、XPS等测试结果表明在PSf/N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中成功合成了PPTA,且PPTA的亲水性端基官能团-NH2富集于共混膜表面.水接触角测试表明随着PPTA含量增加,原位共混膜表面润湿性逐渐增强.同时,DCS结果表明,其Tg温度也随着PPTA含量增加而增大,从纯PSf膜的Tg=180℃增
在膜中添加TiO2纳米粒子可有效改善膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。实验制备共混TiO2纳米粒子的PVDF中空纤维超滤膜,通过FT-IR表征膜的化学成分,SEM观察其微观结构的变化,考察了添加不同量的纳米TiO2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果 与未添加纳米TiO2粒子的PVDF中空纤维膜相比,其微观结构发生明显变化,
膜分离技术以其高效、节能的特点近年来备受关注。膜材料是膜分离技术的核心,无机膜材料如炭分子筛膜、沸石膜、陶瓷膜等尽管具有良好的热和化学稳定性及较高的分离性能,但较高的制造成本限制其大规模工业化应用。而聚合物膜材料因制备工艺相对简单,成本较低得到广泛的应用,但其较差的热和化学稳定性限制了其在一些苛刻条件下的应用。热致交联可以使聚合物膜形成具有交联网状结构的交联膜,可明显提高聚合物膜的热和化学稳定性。
传统膜过程采用水力学压力驱动,而正渗透(Forward Osmosis)利用膜两侧的渗透压差作为驱动力,具有低能耗、膜污染容易恢复等优点.因此正渗透在近些年来受到广泛的关注.作为一个完整的正渗透过程,同时应包括驱动溶质回收步骤,而驱动溶质的回收能耗占整个正渗透过程能耗的比例很大.为了评价不同的驱动溶质对正渗透过程能耗的影响,利用Aspen软件平台模拟了包括驱动溶质回收步骤在内的完整正渗透过程能耗,
本文通过溶剂蒸发法制备了自支撑具有均质致密结构的聚砜纳米膜.通过改变溶剂种类和成膜温度,可以实现纳米膜孔径的有效调控.当选用DMAc作为溶剂时,所制得的聚砜膜孔径在1nm左右,相应地,其对硫酸钠的截留率可以达到80~82%,当提高成膜温度到110℃时,膜的孔径变小,膜对硫酸钠的截留率可以提升到87%.同时,所制得的膜具有较高的机械强度,力学强度高达66MPa.在此基础上,通过向聚砜膜中掺杂0~5w
通过改变合成液中钠离子浓度,制备高性能全硅MFI膜.本文通过SEM、XRD、EDX、IR、接触角测试、气体透过测试、渗透汽化测试等表征,详细分析了钠离子对膜层分离性能、生长情况、疏水性能等的影响.我们首次考察了钠离子对全硅MFI膜层的影响,在钠离子浓度较低时,其加速晶体成核与膜层生长,使得膜层更致密,分离性能提高;钠离子浓度较高时,会阻碍成核,降低膜层分离性能.在60℃时分离5%乙醇溶液,当Na+
NaA分子筛膜具有规则的孔道结构和超强的亲水性能,使其成为有机溶剂脱水领域最具应用价值的无机膜材料之一.尽管该类膜材料己实现了工业应用,但仍存在渗透通量低、膜组件密封复杂等不足,制约了NaA分子筛膜渗透汽化技术的进一步大规模推广应用.中空纤维载体管径小、管壁薄,可显著提高分子筛膜的通量和膜组件装填面积,近年来引起了人们的广泛关注.同时,不锈钢材料具有良好的延展性、柔韧性以及易于焊接密封等优点.因此
有机/无机复合膜可以结合有机材料与无机材料二者的优点,在克服trade-off效应方面具有巨大潜力,无机粒子的种类是影响有机-无机复合膜性能的关键因素之一.金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的多孔晶体材料,因其具有与聚合物相容性好、孔隙率高、孔径可调、粒径可控等特点,引起了分离膜领域的广泛关注.然而MOFs本身的机械性能较低,需要将其负载在某种基底上才能制备成膜,所以制备方法对其分离性能具有较大