【摘 要】
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导电膜在水处理方面显示出巨大的应用前景,它们能够克服传统膜所面临的某些限制。为了制备性能优异且电导率高的导电膜,人们需要开发制备导电膜的合适材料。石墨烯基材料作为特殊的导电材料,已被应用在压力和电驱动膜工艺。在本文采用超声辅助阳极电化学剥离石墨烯的方法制备水分散性的石墨烯溶液。之后通过抽滤的方式将石墨烯（Gr）负载到聚丙烯腈（PAN）底膜上,制备Gr/PAN导电微滤膜,并将其应用在电过滤过程中。研
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导电膜在水处理方面显示出巨大的应用前景,它们能够克服传统膜所面临的某些限制。为了制备性能优异且电导率高的导电膜,人们需要开发制备导电膜的合适材料。石墨烯基材料作为特殊的导电材料,已被应用在压力和电驱动膜工艺。在本文采用超声辅助阳极电化学剥离石墨烯的方法制备水分散性的石墨烯溶液。之后通过抽滤的方式将石墨烯（Gr）负载到聚丙烯腈（PAN）底膜上,制备Gr/PAN导电微滤膜,并将其应用在电过滤过程中。研究了制备条件对石墨烯及Gr/PAN导电微滤膜防污性能的影响。首先在超声辅助下阳极电化学剥离法制备了水分散性的石墨烯溶液,之后通过真空抽滤的方式将石墨烯负载到聚丙烯腈底膜上,制备出表面亲水的Gr/PAN导电微滤膜。并对膜的结构和性能进行了系统研究。在电辅助过滤实验中,1 g/L的酵母悬浮液作为进料液,导电微滤膜直接作为负极,钛片作为阳极,施加3 V电压,研究石墨烯的负载量对膜防污性能的影响。研究结果表明当聚丙烯腈膜表面的石墨烯负载量是0.03 g时,Gr/PAN导电微滤膜的电导率为6.43 S/cm,水接触角为64°,平均孔径大小为0.341μm。随着膜表面石墨烯负载量的增加,膜通量增加,在外加电场下的通量（Jp/Jw）可达到0.38。为了进一步探索石墨烯的制备条件对导电微滤膜防污性能的影响。改变超声辅助电化学剥离石墨烯的超声功率,并制备出不同超声功率下的Gr/PAN导电微滤膜。研究超声功率对石墨烯及导电微滤膜防污性能的影响。实验结果表明,当超声功率增大时,石墨烯的尺寸减小,片层数减少。ID/IG值由0.53降至0.07,石墨烯的缺陷度减小。当超声功率为100 W时制备的导电微滤膜的电导率（12.43 S/cm）较超声功率为40 W时制备的导电微滤膜的电导率（6.5 S/cm）提高了近两倍,水接触角为72°,平均孔径大小为0.745μm。随着超声功率的增加,膜的通量增加,在外加电场下的通量（Jp/Jw）可达到0.52。研究电源电压对石墨烯及Gr/PAN导电微滤膜防污性能的影响。实验结果表明,随着电源电压的增大,电化学剥离石墨烯的速率加快,石墨烯的横向尺寸变大,石墨烯的层间距变大。ID/IG值由0.07至0.68,石墨烯的缺陷度增加。在电源电压为12V下制备的Gr/PAN导电微滤膜的电导率为7.3 S/cm,水接触角为70°,平均孔径大小为1.310μm。随着电源电压的增大,通量增加,在外加电场下通量（Jp/Jw）可达到0.54。
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