新闻中心

当前位置 :网站首页 > 新闻中心
在GO膜内部限域界面聚合制备PA-GO高性能脱盐反渗透膜
在GO膜内部限域界面聚合制备PA-GO高性能脱盐反渗透膜
* 来源 : 《OIL实验室》微信公众号 * 作者 : admin * 发表时间 : 2018-07-12 * 浏览 : 48
       据OIL实验室微信公众平台2018年7月4日讯 清洁、安全的水资源是人类可持续发展的基础,基于反渗透(RO)膜的海水淡化是从海水、咸水中获取淡水的技术当中最节能的,因此日益受到人们的重视。大多数商用的RO膜都是在多孔衬底上(通常是聚砜),通过亚苯基二胺和苯三甲酰氯界面聚合的方法制备聚酰胺(PA)选择层得到的。采用新技术和新材料,开发高通量、高脱盐率、抗氯和抗污染性能好的RO膜是该领域的研究重点。
  石墨烯及其衍生物因其优异的物理化学性质在水处理膜领域受到广泛关注,单层或少层的石墨烯基膜中,人造孔和其自身的缺陷是主要的分子传输通道,缺陷的孔径决定了膜对分子的选择性和过滤性,由于较高的成本和较低的机械强度,这类膜的扩大化使用受到限制。在堆叠结构的石墨烯基膜中,纳米片的层间间隔是主要的分子传输和分离通道,其主要用来做纳滤而不能用于脱盐。相关研究人员采用多种方法缩小堆叠石墨烯纳米片的片层间距,但是用石墨烯基膜进行海水淡化仍然是一个不小的挑战。
  近日,暨南大学的李万斌课题组通过在氧化石墨烯(GO)膜内部限域界面聚合的方法制备得到PA-GO复合膜。首先将GO膜抽滤制备在微滤膜的表面,然后用该膜抽滤MPD,GO表面带负电的含氧官能团的位置会优先吸附带正电的MPD,之后TMC将会和MPD在GO纳米片的层片之间发生界面聚合,得到PA-GO复合膜,该厚度小于30nm的膜对NaCl表现出优异的脱盐性能,并且在测试过程中良好的化学稳定性和抗污染性能。
  图1.(a, b)和(c,d)所示分别为GO膜和PA-GO膜的表面和截面SEM表征,从中可以看出GO膜和PA-GO膜都完全覆盖衬底,形成连续的薄膜,界面聚合后复合膜的表面褶皱减少,变得更加平滑,厚度略降低,大概在30nm左右。从实物图中可以看出,界面聚合后,复合膜的颜色加深,呈深棕色。

888.jpg


图1. (a,b) GO 膜的SEM表面形貌和截面图;(c, d) PA-GO 膜的SEM表面形貌和截面图;(e, f) GO 和PA-GO膜的样品实物图

       与之前报道中的RO膜相比,该研究中的PA-GO膜表现出优异的膜分离性能,尤其是对NaCl的脱盐率可以达到99.7%。测试结果表明,该膜在工作中具有较好的稳定性,在5天的测试中,其水通量有较小幅度的波动,脱盐率保持在99.7%左右。在抗污染和抗氯性能对比测试中,PA-GO膜相比于PARO膜而言,也表现出更加优异的性能,表现出良好的化学稳定性和抗污染性能。该工作的思路为推动GO基水处理膜在RO领域的应用提供了参考。
999.jpg


图2. (a) 本工作和其他报道中的RO膜对于NaCl的脱盐和水通量的对比;(b) PA-GO 膜的过滤性能稳定性测试结果;(c) PA-GO膜与PA膜的抗污染性能对比;(d) PA-GO 膜与PA膜的抗氯性能对比