三层氧化石墨烯膜的制备及其对亚甲基蓝去除性能的研究
采用传统生物法较难降解印染废水，可以使用膜过滤分离的方法去除染料并分离染料和盐。氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)具有良好的吸附性，并可通过简单的抽滤制备成膜。GO膜能通过吸附去除染料并达到盐分离的目的，但其通量往往较低。本研究通过过滤多壁碳纳米管(MWCNTs)作为中间层，再在其上过滤GO形成GO层，制备了具有三层结构的MCG膜。 直接将GO过滤到基膜上制备MG膜。随着GO用量增加，MG膜对污染物去除率增大。最优的GO用量推荐为217.39mg·m-2。此时MG膜通量约为130L·m-2·h-1·bar-1，对亚甲基蓝的去除率为89％。与MG膜相比，增加中间层的MCG膜表面更加粗糙，亲水性和渗透性均升高。最优GO用量下，MCG膜通量约为180L·m-2·h-1·bar-1，对亚甲基蓝的去除率大于95％，对硫酸钠的截留率低于20％，具有较好的染料与盐的分离性能。但是添加了硫酸钠会让MCG膜对亚甲基蓝的去除效果降低，可能是因为硫酸钠占据了GO上的吸附位点。MCG膜对不同带电性染料的去除率略有不同，对正电性的染料的去除效果优于对负电性染料的去除效果，说明静电吸附作用在GO膜处理正电性染料亚甲基蓝的过程中发挥了重要作用。亚甲基蓝溶液的pH值(2～12)会影响GO膜的处理效果，pH越大，GO的Zeta电位越负，GO膜对亚甲基蓝去除效果越好，但是通量越小。 通过低剂量(1～10kGy)和低剂量率(25 Gy/min)的γ射线辐照，部分还原GO，制备了部分还原氧化石墨烯(rGO)。rGO相较于GO失去部分含氧官能团，层间距略有减小，被破坏的程度增加。使用rGO代替GO制备了XKMCG膜。XKMCG-2膜的rGO用量为86.96mg·m-2，低于MCG-5膜，但是对亚甲基蓝的去除率可以达到98％以上，而对硫酸钠的去除率最低可以达到18.2％。与MCG膜相比，XKMCG膜在更少的GO用量下可以达到更优的去除效果，最优的辐照剂量推荐为2kGy。 本研究表明，真空抽滤制备的GO膜能有效分离染料和盐，通过增加碳纳米管作为中间层可以提高膜通量及对亚甲基蓝的截留率。使用γ射线辐照还原GO制备的rGO代替GO，发现使用更少的rGO量制备的XKMCG膜可以对亚甲基蓝得到相同的去除效果。
印染废水;氧化石墨烯膜;染料去除;亚甲基蓝;多壁碳纳米管
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
王晓慧
2021
中文
X791;X703
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）