【摘 要】
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工业快速发展所带来的环境污染问题已成为当今社会关注的焦点。染料废水、重金属废水和含油污水等废水的直接外排可严重影响水环境生态平衡,造成水生动植物的死亡等问题。因此,寻找一种高效、快速且价格低廉的污水处理方式是目前污水处理领域关注的重点。由于氧化石墨烯膜良好的分离截留性质,本文以制备氧化石墨烯基复合膜材料为主要研究目标,将中空管状材料埃洛石作为辅助支撑材料,在多巴胺的还原及粘附作用下将三者结合,制备
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工业快速发展所带来的环境污染问题已成为当今社会关注的焦点。染料废水、重金属废水和含油污水等废水的直接外排可严重影响水环境生态平衡,造成水生动植物的死亡等问题。因此,寻找一种高效、快速且价格低廉的污水处理方式是目前污水处理领域关注的重点。由于氧化石墨烯膜良好的分离截留性质,本文以制备氧化石墨烯基复合膜材料为主要研究目标,将中空管状材料埃洛石作为辅助支撑材料,在多巴胺的还原及粘附作用下将三者结合,制备得到应用于污水分离的高通量、高截留性能的复合膜材料。以石墨为原料,将制备的氧化石墨烯同适量的埃洛石混合,在80℃搅拌温度条件下,通过多巴胺的还原及粘附作用制备得到多巴胺、还原氧化石墨烯和埃洛石的复合材料（PDA/RGO/HNTs）。随后,抽滤部分复合材料于醋酸纤维膜（CA）膜上,合成本实验所需复合膜材料。实验分别通过FTIR、XPS、XRD、TEM和EDS、AFM、SEM等手段对PDA/RGO/HNTs复合材料及相应复合膜材料进行检测,研究其结构特性、形貌特征、膜表面元素分布及表面粗糙度。在此基础上,通过前期亲水性实验得出PDA/RGO/HNTs复合膜材料的纯水通量随着HNTs加量增加而增大。复合膜材料对亚甲基蓝（MB）、刚果红染料（CR）,含Cu2+、Cr3+废水及含油废水的分离截留效果得出:当HNTs加量为0.15g时,在此条件下抽滤的PDA/RGO/HNTs复合膜材料对MB、CR、Cu2+、Cr3+和油水乳状液的去除效率分别为99.85%、99.09%、99.74%、99.01%和99.85%。且与未添加埃洛石的复合膜材料相比,添加有埃洛石的膜材料对染料废水和重金属废水的长时通量变化效果更好,更重要的是,膜材料重复试验表明,膜材料在重复使用三次后,HNTs改性后的复合膜材料表现出较好的通量恢复率。在不同pH条件下,随着染料溶液中电荷变化及染料分子结构改变,复合膜材料对阳离子染料MB的分离效率影响不大,对阴离子染料CR的去除却呈现出明显差异性。随着pH的增加,MB去除率均大于99%。CR去除率最小低于80%。此外,干扰因素如氯化钠、硫酸钠或悬浮物对PDA/RGO/HNTs复合膜材料处理染料均产生一定影响,具体表现为:染料废水中干扰因素如氯化钠、硫酸钠浓度和悬浮物浓度增加,膜通量逐渐降低,上述三种干扰物在分离染料时膜材料最小通量分别为:15.7 L·m-2 h-1（MB）、24.7 L·m-2 h-1（CR）;17.7 L·m-2 h-1（MB）、25.6 L·m-2 h-1（CR）;19.46 L·m-2 h-1（MB）、9.3L·m-2 h-1（CR）。在此基础上,膜材料对染料的截留率均在95%以上。通过膜材料对染料的静态吸附试验和对中性分子葡萄糖及含油废水的截留实验说明该复合膜材料的截留分离机理主要有吸附和筛分作用。因此,故可说明由于此类复合膜材料具备的高通量、高抗污性等特点,其对实际废水的处理具有较好的应用前景。
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