氧化石墨烯-多壁碳纳米管低压膜抗污染性能研究

作者：王青山; 熊馨雅; 刘韦岩; 王钰; 董梦婵; 盖晓莉; 郭瑾^*

来源：环境科学学报, 2021, 41(12): 4894-4907.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2021.0235

• 多壁碳纳米管
• 氧化石墨烯
• 低压膜
• 膜污染

为提高碳纳米材料低压膜污染的可恢复性和强化其灭菌效果,本研究将氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)与聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)非共价改性后的多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotube, MWCNT)以两种结构形式(共混式/嵌入式)负载到0.45μm聚醚砜片式膜表面,制备了共混式/嵌入式GO-MWCNT低压膜.进而研究了GO-MWCNT不同结构形式对处理典型污染物(牛血清蛋白、腐殖酸、海藻酸钠)过程中膜污染情况的影响.实验结果显示,MWCNT中GO的添加,可使碳纳米材料膜孔径分布更集中,纯水通量在2.011 L·m-2·h-1·kPa-1以上,属于低压膜的运行范围.在处理小尺寸牛血清蛋白的膜滤过程中,采用共混结构(M系列)的GO-MWCNT膜,缓解污染效果优于顶层嵌入结构(I系列);在处理较大尺寸的腐殖酸、海藻酸钠的膜滤过程中,采用顶层嵌入结构(I系列)的GO-MWCNT膜,缓解污染效果优于共混结构(M系列).GO的添加使得碳纳米材料低压膜的抗蛋白质黏附性能得到有效提高,在保证膜表面粗糙度不会大幅度提高的前提下,添加0.2 mg GO的抗蛋白黏附效果优于添加0.5 mg GO.共混式/嵌入式GO-MWCNT膜均可以充分发挥GO边缘切割杀菌作用,GO投加量与灭菌性能呈正相关.其中,共混结构(M系列)的GO-MWCNT膜灭菌效果优于顶层嵌入结构(I系列).

• 单位
  北京工业大学