采用真空輔助過濾技術(shù)成功制備了氧化石墨烯/凹凸棒石(GO/APT)復(fù)合膜，用于染料廢水的高效處理。通過紅外光譜、X射線光電子能譜、拉曼光譜、X-射線衍射儀和場發(fā)射掃描電子顯微鏡的表征，證實(shí)了APT納米棒通過接枝改性形成了GO層間距(d-間距)、膜表面微觀結(jié)構(gòu)(層形態(tài)、結(jié)構(gòu)和親水性)甚至水分離性能。與原始GO膜相比，隨著APT/GO比例的增加，GO/APT膜的d間距從0.90 nm逐漸增大到1.07 nm，而水接觸角從71.0°減小到43.3°。此外，GO/APT膜具有粗糙的層次化結(jié)構(gòu)和較高的表面親水性，這與較大的層間距相結(jié)合，可以協(xié)同提高分離性能。在優(yōu)化條件下，對(duì)7.5 mg L
-1 Rh B廢水，GO/APT膜的水滲透通量從原始GO膜的3.4提高到13.3 L m
−2 h
−1，截留率接近100%。同樣，膜厚度、染料濃度和料液中的分離物種也會(huì)影響膜的分離性能。通過GO/APT納濾膜的協(xié)同分離機(jī)理：形成三維網(wǎng)狀層狀結(jié)構(gòu)的暢通水通道的尺寸排斥效應(yīng)，以及膜表面含氧官能團(tuán)與帶電分子之間的靜電相互作用，有效地去除了染料分子。這些GO/APT膜表現(xiàn)出高效的分離性能，為其在水凈化和染料廢水處理中的潛在應(yīng)用提供了新的視角。
Fig 1. (A)APT納米棒的結(jié)構(gòu)和FESEM圖像。
Fig 2. GO/APT復(fù)合膜制備工藝示意圖。
Fig 3. GO、APT和GO/APT復(fù)合材料的FT-IR光譜。
Fig 4. (A)GO，APT，GO/APT(1/4)復(fù)合材料的XPS測量，以及相應(yīng)的(B)C 1s，(C)O 1s和(D)Si 2p譜。圖中顯示了原始數(shù)據(jù)(黑線)、背景(黑虛線)、擬合線(紅線)和去卷積峰(藍(lán)線)。
Fig 5. GO和GO/APT復(fù)合材料的拉曼光譜。
Fig 6. (A)GO、APT粉末和GO/APT復(fù)合材料的X射線衍射譜；(B)GO-APT混合物和GO/APT復(fù)合材料(1/2)；(C)原始GO、純APT和GO/APT復(fù)合膜，以及(D)GO和GO/APT復(fù)合膜的相應(yīng)d間距。
Fig 7. 純GO和GO/APT復(fù)合膜在Rh B染料溶液中(C
0=7.5mg L
−1)中，GO/APT比對(duì)(A)純水通量和(B)分離性能的影響。
Fig 8. GO/APT復(fù)合膜的水接觸角。
Fig 9. (A)PC載體、(B)原始GO膜和(c，d)GO/APT(1/4)膜的FESEM圖像。
Fig 10. (A)GO/APT復(fù)合材料負(fù)載量和(B)Rh B進(jìn)料濃度對(duì)GO/APT(1/4)膜分離性能的影響。
Fig 11. GO和GO/APT(1/4)復(fù)合膜的Zeta電位。
相關(guān)研究工作由江西師范大學(xué)Xiao-Liang Zhang課題組于2018年在線發(fā)表在《Separation and Purification Technology》期刊上，Incorporating attapulgite nanorods into graphene oxide nanofiltration membranes for efficient dyes wastewater treatment，原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.04.079
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
