摘要
工业废水污染是我国工业化、经济发展的必然趋势。与常见分离工艺相比，膜分离技术具有环保、节能、高效等优势。石墨烯衍生物-氧化石墨烯（grapheneoxide，GO）膜是一种新型的二维复合膜，由于其良好的分离性能而受到人们的关注。但是，由于GO表面含有亲水官能团，其在应用的过程中会发生溶胀，从而使薄膜的分离性能下降，其在应用过程中最大的问题是其结构稳定性较差而不能长时间使用。因此，提高GO膜的稳定性是改善其应用的关键所在。化学交联法可以通过对GO纳米片层上的含氧官能团进行插层改性修饰，从而提高GO膜的稳定性。本论文选择不同的胺作为交联剂，通过不同方式与GO复合，然后加热进行交联，从而提高GO膜的稳定性，本文在实验过程中选取了不同的制备方法并优化了GO复合膜的制备工艺条件，主要内容如下： （1）分别以胺类小分子乙二胺（EDA）、丁二胺（BDA）、己二胺（HDA）、辛二胺（OMDA）和聚合物聚乙烯亚胺（PEI1800）为交联剂，通过混合法直接抽滤成膜，发现GO与胺发生聚沉，抽滤得到的膜截留性能差。因此，我们改进了制膜方式，通过真空抽滤法和浸渍法相结合的方式制备出具有3D结构的GO/胺复合膜（GOCM），该结构能很好地调控复合膜的水通道和亲水等表面性能。综合考虑GOCM复合膜的层间距、亲水性及各影响因素，制备出了通量为33.84Lm-2h-1Mpa-1，BB染料截留率为99.8%的丁二胺（BDA）交联改性的GO-BDACM复合膜，且此膜可连续稳定运行768h以上。此外膜受到分子筛分、Donnan效应与静电相互作用的协同分离机制作用。对优化工艺条件之后制备GO-BDACM进行有机溶剂甲醇和乙醇中维生素B12的分离性能测试，发现GO-BDACM复合膜在甲醇做有机溶剂时的通量达到了6.43Lm-2h-1Mpa-1，而截留率为90.67%。证明了GOCM复合膜在有机溶剂过滤过程中应用的可能性。 （2）提出了一种新型的成膜方法，在尼龙（Nylon）基底上通过多次修饰组装，成功地合成了一种层层结构的复合膜（GO/BDAx），并应用于有机溶剂中染料脱除和长时间的操作稳定性试验。通过对GO浓度、BDA浓度和组装层数的控制，可以调节分离层的厚度和传质通道。在最外层为GO时，该复合膜对负电性的分散物具有较好的分离能力。研究了不同工艺条件下的复合膜的性能。实验结果显示，所制得的复合膜具有11.89Lm-2h-1Mpa-1的渗透通量和99.1%的截留率。同时，对甲醇中的染料亮蓝的分离进行了长时间的稳定性测试，结果表明，在经过216h的测试后，该膜仍然具有良好的分离效果。
NETL