【摘要】：氧化石墨烯(GO)由二維網(wǎng)格狀的單層碳原子組成,GO特殊的結(jié)構(gòu)為水分子滲透提供了相對(duì)有序的通道,同時(shí)諸如羧基、羥基、環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)在增大GO親水性能的同時(shí),也賦予了GO分子層獨(dú)特的負(fù)電性能,因此GO在水處理和膜分離領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。復(fù)合納濾膜一般由底部支撐層和表面分離層兩部分組成。將GO作為分離層引入到聚合物膜上可以調(diào)節(jié)膜的結(jié)構(gòu)并改善其性能。本文以片狀石墨為原料,通過(guò)改進(jìn)Hummers法制備得到氧化程度較高的氧化石墨烯。采用壓力輔助自組裝技術(shù)制得GO-PVDF納濾膜,并對(duì)納濾膜的親水和脫鹽等性能進(jìn)行探究。首先采用改進(jìn)Hummers法制備氧化石墨烯,分別研究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、氧化劑用量、混酸配比等條件對(duì)于GO氧化程度的影響,采用FT-IR、TEM、XRD、拉曼光譜等手段對(duì)制得的GO進(jìn)行表征。結(jié)果表明,最佳的工藝條件如下:氧化反應(yīng)時(shí)間約為20小時(shí),反應(yīng)溫度控制在90℃,濃硫酸和濃磷酸的配比為17:3,氧化劑高錳酸鉀和鱗片石墨的用量比為6:1。改進(jìn)Hummers法制得的GO含有豐富的含氧官能團(tuán),GO層間距增大為0.866nm。通過(guò)壓力輔助自組裝法制備得到了 GO-PVDF納濾復(fù)合膜,采用接觸角測(cè)量?jī)x、SEM、AFM等對(duì)復(fù)合納濾膜進(jìn)行表征,結(jié)果表明,GO被均勻負(fù)載在PVDF基膜表面,形成了厚度為76～98nm的分離層。對(duì)GO負(fù)載量、超聲時(shí)間和鹽溶液濃度等因素對(duì)于GO復(fù)合納濾膜的截留率和通量的影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,GO納濾膜對(duì)不同鹽溶液的截留率的順序?yàn)?Na2S04NaClMgCl2,且對(duì)低濃度的鹽溶液的脫除率更高。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),增大GO負(fù)載量有助于獲得較好的脫鹽效果,當(dāng)負(fù)載量達(dá)到150mg/m2時(shí),對(duì)于Na2SO4的脫鹽率接近80%。
【圖文】：

理論上石墨烯雖然是以一種二維平面結(jié)構(gòu)展開(kāi)的，但是實(shí)際的研究結(jié)果表明石墨烯逡逑并非是一個(gè)完整的平面結(jié)構(gòu)，由于碳原子的晶格熱會(huì)引起碳原子層的彎曲和起伏振動(dòng)，逡逑因此在石墨烯的局部也會(huì)出現(xiàn)如圖１．２所示的類似波紋狀的結(jié)構(gòu)［８］。逡逑＾邋：：邋：：邋＞邋＜邋ｒ：邋：－：邋￥逡逑圖１．２單層石墨烯結(jié)構(gòu)模擬圖逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｌａｙｅｒ邋ｇｒａｐｈｅｎｅ逡逑

六方網(wǎng)環(huán)狀排列是石墨烯中的碳原子在理想情況下的一種呈現(xiàn)形式。但是通過(guò)逡逑ＨＲＴＥＭ對(duì)于石墨烯實(shí)際結(jié)構(gòu)中的缺陷進(jìn)行表征，，證明石墨烯中碳原子的排列方式還有逡逑五方環(huán)和七方環(huán)等特殊形式。石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷ＨＲＴＥＭ圖如圖１．３所示［９］。逡逑拳邋＿＿邐＿邋

本文編號(hào)：2637587