隨著工業(yè)化進(jìn)度的不斷加快,化工廢物中的金屬離子對(duì)環(huán)境的污染越發(fā)顯著。目前采用二維層狀膜對(duì)金屬離子篩分是一種較為有效、經(jīng)濟(jì)的方法。本文利用Li F+HCl混合溶液刻蝕法制備MXene (Ti3C2Tx)二維納米片,通過(guò)真空輔助抽濾法將其組裝成二維層狀MXene膜,并用于陽(yáng)離子的篩分。研究表明,該膜對(duì)K+、Na+具有較高的滲透性,滲透通量分別為0. 577 mol·h-1·m-2,0. 972 mol·h-1·m-2,但對(duì)離子半徑較大的金屬Cu2+具有良好的截留性能,截留率高達(dá)40%。這表明該膜有望用于廢水中較大金屬離子的脫除。
【部分圖文】：

將上述制備好的MXene膜按圖1所示的篩分實(shí)驗(yàn)裝置圖組裝成基于壓力驅(qū)動(dòng)型的離子篩分裝置。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)壓力分別為0.2、0.4、0.6、0.8和1 atm，以單離子溶液(K+、Na+,Cu2+等，濃度均為50 mg/L離子溶液)為原料，進(jìn)行探究該膜對(duì)離子的滲透性能及驅(qū)動(dòng)力對(duì)滲透量的影響。收集滲透液，由離子計(jì)(PXSJ-227L，上海儀電科學(xué)儀器有限公司)測(cè)量出濾液中的離子濃度，根據(jù)式(1)計(jì)算出離子滲透通量，根據(jù)式(2)計(jì)算出離子分離系數(shù)，根據(jù)式(3)計(jì)算出水滲透量，根據(jù)式(4)計(jì)算出離子截留率。式中Vpf為濾出液的體積，單位L;Cpf為濾出液離子濃度，mg/L;Cf為初始離子濃度;A表示MXene膜的有效面積，單位m2;t表示滲透時(shí)間，單位h;M為原子質(zhì)量;i表示某一種滲透離子。

通過(guò)真空輔助抽濾法將制備的MXene納米片沉積在微孔濾膜表面，隨后在70℃下真空干燥處理12 h得到具有篩分性能MXene膜，如圖2(c)和(d)所示。從圖2(c)可以看出MXene納米片均勻的沉積在微孔濾膜表面，形成具有很多皺褶的外表面，增大了離子與膜的接觸面積，與其他已報(bào)道的二維材料膜相似，如GO膜。從二維MXene膜的局部放大圖(圖2(d))可以看出制備的MXene膜表面沒(méi)有無(wú)選擇性的缺陷。圖3 MXene粉體的XRD圖譜

圖2(a)MAX的SEM圖像(b)MXene的SEM圖像(c)MXene膜表面SEM圖像(右上角插圖為PVDF的SEM圖)(d)MXene膜外表面的局部放大的SEM圖2.2 不同壓力下K+、Na+、Cu2+單離子的滲透和截留性能

本文編號(hào)：2848214