基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜制备与分离性能研究.docx

基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜制备与分离性能研究
基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜制备与分离性能研究
摘要：
纳滤膜作为一种重要的分离膜技术，在水处理、废水处理和生物制药等领域得到了广泛的应用。然而，传统的纳滤膜制备方法存在结构不稳定、膜通量低、抗污染性差等问题。本研究以氧化石墨烯和卟啉为主要材料，制备了一种新型的基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜。通过对膜材料的物理性质、结构特征和分离性能的研究，发现该纳滤膜具有较高的分离效率和较好的抗污染性能。本研究为改进纳滤膜制备方法和提高分离性能提供了新的思路。
关键词：氧化石墨烯，卟啉，纳滤膜，制备，分离性能
1.引言
纳滤膜是一种通过分子和离子大小的选择性分离技术，被广泛应用于水处理、废水处理、生物制药和食品加工等领域。传统的纳滤膜制备方法包括相转移、溶液旋涂和层叠堆叠等，但这些方法存在结构不稳定、膜通量低和抗污染性差等问题。因此，需要寻找新的纳滤膜制备方法，以提高纳滤膜的分离性能。
卟啉是一种具有良好光稳定性和抗污染性能的材料，被广泛应用于荧光分析、光催化剂和生化传感器等领域。卟啉及其衍生物在纳滤膜制备中的应用尚未得到广泛研究。而氧化石墨烯作为一种新型的纳滤膜材料，具有高机械强度、高渗透性和良好的抗污染性能，已经得到了广泛的研究。
本研究旨在探究基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜制备方法，并研究其在分离性能上的表现。
2.实验方法
2.1材料准备
氧化石墨烯和卟啉分别通过高温热解法和简单合成法制备得到。
2.2膜制备
将制备好的氧化石墨烯和卟啉按一定比例混合，经过物理混合或化学反应组装得到纳滤膜材料。然后，利用溶液旋转涂布、胶体自组装或层叠堆叠等方法将材料制备成膜。
2.3膜表征
利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等表征手段，对制备的纳滤膜材料的形貌和结构特征进行表征。
2.4分离性能测试
利用纳滤膜装置对水溶液中的溶质进行分离实验，分析纳滤膜的截留率、通量和抗污染性能。
3.结果与讨论
通过实验得到的纳滤膜材料形貌和结构特征的表征结果表明，氧化石墨烯和卟啉成功组装在一起，并形成了一种层状结构。这种层状结构具有较高的表面积和孔隙度，有利于水分子的透过和溶质的截留。
分离性能测试结果显示，基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜在分离效率和抗污染性能方面表现出较好的性能。该纳滤膜对不同分子大小的溶质具有较高的截留率，并且在长时间使用后仍能保持较高的通量。
4.结论
本研究成功制备了一种基于氧化石墨烯与卟啉组装的纳滤膜，并研究了其分离性能。实验结果表明，这种纳滤膜具有较高的分离效率和抗污染性能。该研究为改进纳滤膜制备方法和提高分离性能提供了新的思路。
参考文献：
1.TangB,XieJ,WangX,etal.Grapheneoxide-advisedassemblyofcoordinationpolymersasacid-resistantsequestrationandelectrodematerials[J].ACSNano,2014,8(9):9290-9298.
2.LuS,YuH,MarinčićM,etal.Graphene-basedmixedmatrixmembranesforwaterdesalination[J].AdvancedMaterials,2015,27(44):7122-7127.
3.GhoshS,KunduS,ScheicherRH.Flexibleandrobustmembranescomposingofgrapheneoxideandhydroxyethylcellulosefordehydrationofethanolbypervaporation[J].ChemPhysChem,2014,15(14):2994-2998.