摘要
膜技术具有低能耗、可连续操作、易于集成与放大等优势，近年来在水净化、海水淡化和制药等领域受到越来越多的关注。氧化石墨烯（GO）基膜因其二维结构和独特的纳米通道而展现出优异的渗透性和精确分离分子/离子的潜力，有望打破目前商业膜渗透性和选择性相互制衡的技术壁垒。本文以具有二维层间通道的GO作为基本构筑单元，以GO片层上的含氧基团作为活性位点，首次将阳离子β-CD共价键合到GO片层上，并通过真空抽滤辅助成膜，制备了一系列GO基超分子复合膜。利用错流过滤装置考察了复合膜对染料体系和盐体系的分离能力，并探究了膜负载量、GO掺杂比例、β-CD衍生基团、分散剂等因素对膜的分离能力的影响。主要研究内容如下： （1）通过“巯基-烯”点击反应将阳离子-β-CD共价键合到GO片层表面，制备了一种新型GO基超分子复合膜（GO-CD膜）。探究了膜负载量对分离性能的影响，考察了GO-CD膜对不同体系的分离能力，并评估了GO-CD膜在分离实验中的稳定性。与纯GO膜相比（BBG，3.73L·m-2·h-1·bar-1，98.89%），GO-CD膜的分离性能明显提高（BBG，22.39L·m-2·h-1·bar-1，99.22%）。 （2）在（1）的工作基础上，通过在GO-CD片材中掺杂GO制备了一种具有致密膜表面的GO基超分子复合膜（G-GOM膜）。利用SEM和拉曼光谱证明了掺杂GO用于填补膜缺陷的可行性。实验探究了GO的最佳掺杂比例，并考察了G-GOM膜脱除染料和截留离子的能力。当GO的掺杂比例为30%时，G-GOM膜有最佳的分离效果。在同一分离条件下，G-GOM膜对染料分子和盐离子的截留能力均有提升，验证了掺杂GO对膜分离性能的提升作用。 （3）通过“巯基-烯”点击反应将多功能化阳离子-β-CDs共价键合到GO片层，制备了一种疏水型GO基超分子复合膜（GO-CDs膜）。考察了GO-CDs膜对不同分离体系的分离能力，探究了β-CD衍生基团对膜分离性能的影响。通过置换GO-CDs分散液的溶剂，考察了分散剂对膜分离能力的影响。疏水基团为分离过程引入了多重作用力，使GO-CDs膜对不同分离体系的分离能力都有不同程度的增强。
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