氧化石墨烯復(fù)合膜在水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展與展望

張志偉,徐 斌,張毅敏②,巴翠翠,湯志凱,顧詩(shī)云

(1.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042;2.常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 常州 213164)

膜分離技術(shù)利用膜對(duì)混合流體中各物質(zhì)組分的選擇透過(guò)性實(shí)現(xiàn)對(duì)各物質(zhì)的組分分離、純化和濃縮。由于其分離效率高、節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已成為解決全球能源、環(huán)境、水資源等重大問(wèn)題的共性支撐技術(shù)之一[1]。單一的分離膜因其固有性質(zhì)(親水性一般等)在分離過(guò)程中會(huì)造成膜污染,導(dǎo)致膜分離性能下降、能耗增加、使用壽命短等情況。因此,開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的復(fù)合膜是目前膜分離領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。復(fù)合膜由力學(xué)支撐的基膜和表皮層構(gòu)成,常見(jiàn)的基膜材料有聚砜、聚醚砜、醋酸纖維素、聚偏氟乙烯(PVDF)等。針對(duì)表皮層進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠提高復(fù)合膜的性能,常見(jiàn)的表皮層材料有碳納米管、二氧化硅(SiO2)等,具有金屬離子截留率高、抗菌性強(qiáng)及易對(duì)基膜進(jìn)行功能化改性等特點(diǎn),但也普遍存在分散性及穩(wěn)定性差等不足。氧化石墨烯(GO)作為一種具有較大比表面積的二維納米碳材料,富含羥基、羧基等含氧官能團(tuán),具有親水性強(qiáng)、易分散、抗污染能力強(qiáng)及易功能化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)[2-5],是理想的表皮層材料。對(duì)GO進(jìn)行功能化改性設(shè)計(jì),改變層間距離、孔徑及官能團(tuán),從而賦予GO復(fù)合膜獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、截留降解性能等[6-11],使其可應(yīng)用于不同的分離體系,滿足不同水質(zhì)要求[12-17]。該研究綜述了GO復(fù)合膜的制備方法,介紹了其在水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展,探討了相關(guān)機(jī)理,并展望了存在的問(wèn)題和應(yīng)用前景。……