氧化石墨烯改性PMIA纳滤膜的制备及应用

• 作 者: 杨梅
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 氧化石墨烯 聚(间苯二甲酰间苯二胺)(PMIA)膜 防污染 亲水性 染料去除

膜分离过程作为环保技术已经迅速发展了几十年。其中,NF(纳滤)填充了RO(反渗透)和UF(超滤)之间的差距,其主要优点是通量高,运行压力低于RO膜,对UF膜的二价盐和低分子量物质的排斥更好。因此,NF在食物工业,水净化,染料去除和脱盐等方面有普遍的应用。近些年,纳米材料的高速发展渗透了膜分离等几个范围。由于纳米材料的特有的性能和尺寸,它们被用于材料修饰和其他方面。石墨烯是一种新颖纳米材料,具有单原子层厚度的二维结构。石墨烯具有优良机械强度,非常高表面积和几乎无摩擦的表面。然而,在分离膜中的应用因为疏水性限制了。而石墨烯氧化物(GO)作为石墨烯的衍生物,氧化石墨烯包括许多官能团如羟基,羰基,环氧基和羧基,是非常亲水的,水分子通过GO形成的纳米通道非常快。这些性质促使膜研究人员将GO结合到膜中并探索其分离性能。本文通过简单的相转化法制备聚间苯二甲酰间苯二胺/氧化石墨烯(PMIA/GO)复合纳滤(NF)膜。使用FT-IR,XPS,AFM,SEM,水接触角和ζ电位测量分析膜的结构,表面性质和亲水性。FTIR光谱表明GO分子中存在亲水性羧酸和羟基。SEM照片显示加入GO后,在NF膜的皮层中形成大的和指状的微孔。ζ电位和水接触角结果证明,PMIA/GO复合膜具有更多的带负电荷和更大的亲水表面。PMIA/GO(0.3wt%GO)复合膜(125.2(L/m~2/h))的纯水通量为原始PMIA NF膜(48.3(L/m~2/h))的2.6倍,在0.8MPa下,对所有测试二价盐和染料的排斥略高,对牛血清白蛋白(BSA)具有更好的耐污染性。同时系统开展了PMIA/GO纳滤膜处理印染废水的研究,选取酸性红(AR)、活性黄(RY)及直接耐晒蓝(DB)三种阴离子染料作为去除研究对象,重点考察了料液浓度、pH值、温度等对纳滤去除染料分子的效应。结果表明,所制备的PMIA中空纤维纳滤膜对三种阴离子染料具有较好的分离性能,截留率可以达到95%以上,而且长期运行可保持良好的去除稳定性能。因此,实验室研发制备的PMIA平板纳滤膜在染料废水处理方面具有很好的应用。本研究为制备具有高水通量和优异防污性能的复合PMIA/GO膜提供了有效的方法,在水处理应用具有很好的前途。