《还原氧化石墨烯膜的合成方法,用于生产水的脱盐》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-02-26
  • 我们提出了一种利用还原氧化石墨烯薄膜对原油生产废水进行脱盐的简单方法。本工作分三步进行:1)通过改性Hummers法合成氧化石墨烯;2)通过亲水性纸张上逐层热化学还原氧化石墨烯制备膜的新方法;3)哥伦比亚油田采出水的真空过滤。利用傅里叶变换红外光谱衰减全反射、扫描电镜和x射线衍射对rGO进行了表征。采用原子吸收光谱法测定各阳离子的去除率,评价了Na +和Mg 2+阳离子对采出水中的吸附效率。对油田采出水进行了电导率测试,确定了合成膜的使用寿命。这些结果证实了rGO膜对于水的净化是非常有效的。

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  • 《中国科学院金属所Science Bulletin:氧化石墨烯膜的弱还原用于改善水渗透性能》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-08-01
    • 随着对洁净水需求的不断增加,先进的膜过滤技术得到了迅速发展。氧化石墨烯(GO)膜具有规则的纳米级二维孔道结构,因而有望用于高效的水净化过滤膜,近年来得到了人们的广泛关注。然而,由于GO片层存在大量的含氧官能团,能够与水分子产生氢键作用,水分子在GO膜二维孔道中传输时会受到氢键阻力,导致其水渗透性差。而且在水溶液中,水分子会与GO片层边缘的羧基发生水合作用,带负电荷的羧基官能团会由于静电斥力使GO片层相互排斥,进而破坏薄膜的孔道结构,使其易于破损。因此,为了实现GO膜在过滤中的实际应用,需要对其进一步修饰以调整薄膜的孔结构和表面化学性质,进而保持其结构稳定性和改善水渗透性。本文研究了还原度对GO膜结构和分离性能的影响,所得弱还原GO膜的水通量分别是GO膜和高度还原的GO膜的4倍和104倍以上。 成果简介 近日,中国科学院金属所的任文才(通讯作者)等人,研究了还原度对GO膜结构和分离性能的影响。他们采用较温和的水热还原方法,通过调控GO分散液的水热处理温度或时间,实现了对GO还原度的控制。研究发现,弱还原保留了GO纳米片的良好分散性和亲水性。更为重要的是,弱还原不仅增加了GO纳米片中sp2区域的数量,而且弱还原的GO膜在大多数区域保持了与GO膜相当的层间距。弱还原的GO膜的水通量可达56.3 Lm-2h-1bar-1,分别是GO膜和高度还原的GO膜的4倍和104倍,并且其对多种染料分子的截留率均超过了95%。此外,弱还原的GO膜在酸性和碱性环境中显示出比GO膜更好的结构稳定性和更优异的分离性能。相关成果以“Controlling reduction degree of graphene oxide membranes for improved water permeance”为题发表在Science Bulletin 2018年第12期上。 本文采用温和水热处理方法实现了对GO纳米片的可控还原,研究了还原度对GO膜结构和分离性能的影响。发现弱还原不仅保留了GO纳米片的良好分散性和亲水性,而且在增加了纳米片中sp2区域数量的同时,使薄膜在大多数区域保持了GO膜的层间距。弱还原膜的水通量可达56.3 Lm-2h-1bar-1,分别是GO膜和完全还原的GO膜的4倍和104倍以上,而且对于各种染料表现出超过95%的高截留率。此外,在酸性和碱性环境中,弱还原GO膜显示出比GO膜更好的结构稳定性和更优异的分离性能。 该工作加深了还原对GO膜结构影响的理解,为高性能GO基分离膜的设计提供了新的思路。与基于其他二维(2D)材料的薄膜(如过渡金属硫化物和MXene的薄膜)相比,水热还原的GO膜在化学状态和微观结构的调控方面具有更大的灵活性,对于满足不同的分离应用具有重要意义。 文献链接:Controlling reduction degree of graphene oxide membranes for improved water permeance(Science Bulletin, 2018, DOI: 10.1016/j.scib.2018.05.015)
  • 《美国日本共同研发新型脱盐膜 可用于海水淡化》

    • 来源专题:水体修复
    • 编译者:王阳
    • 发布时间:2017-09-14
    • 美国宾夕法尼亚州立大学原子中心主任与日本信州大学的研究人员合作,开发出一种基于石墨烯的脱盐膜,比目前的各种过滤膜更坚固耐用、效率更高。这一技术未来可用于海水淡化、蛋白质分离、废水处理,以及制药和食品工业等。 “我们的梦想是研制一种智能膜,具有高通量、高效率、长寿命、自修复等特点,可为缺水地区消除水体中的生物污染和无机污染、获取清洁水提供解决方案”,宾夕法尼亚州立大学物理化学与材料科学工程教授毛里西奥·特罗内斯(MauricioTerrones)介绍说,“这项研究工作正朝着这个方向前进”。 本研究开发的杂化膜采用简单的喷涂技术将溶液中的氧化石墨烯和少量层状石墨烯包覆在聚乙烯醇改性聚砜的骨架支撑膜上。支撑膜增强了杂化膜的牢固性,使其能够承受强烈的横流、高压和氯接触。尽管目前该技术还处于开发的早期阶段,膜样品已可过滤掉85%的盐,制取的水虽还不能直接饮用,但已可用于农业灌溉。研制的膜还能够过滤掉96%的染料分子,因此可以用于纺织工业的废水处理,防止废水直接排放到河流中污染环境。 氯通常用于降解废水中的生物活性成分,但它也会使目前的各种聚合物膜的性能迅速降低。而这种基于石墨烯的新型膜具有很强的抗氯能力。 众所周知,石墨烯具有很高的机械强度,多孔石墨烯具有很强的过滤能力,几乎可以100%过滤掉水中的盐分,是一种潜在的理想的脱盐膜材料。然而,将石墨烯扩展到工业量方面还有许多挑战,包括控制缺陷和处理二维材料需要复杂转移技术等。研究团队正在试图克服可伸缩性问题,并在生产规模上提供廉价、高质量的膜。 这项成果发表在8月28日出版的《自然·纳米技术》杂志上。论文第一作者亚伦·莫雷洛斯·戈麦斯(AaronMorelosGomez)说:“我们研制的过滤膜克服了氧化石墨烯的水溶性问题,用聚乙烯醇作为粘合剂,使它能抵抗强烈的水流和高压冲击。通过将氧化石墨烯与石墨烯混合,我们还可以显著提高其耐腐蚀性化学制剂(如氯)的腐蚀。”