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氧化石墨改性亲水膜材的制备及其性能研究
摘要：本文介绍了一种新型的氧化石墨改性亲水膜材的制备方法及其性能研究。经过化学改性后的氧化石墨可以形成亲水性较强的薄膜材料，具有优异的化学稳定性、机械性能和抗污染性能。通过对氧化石墨改性后的材料进行表面性质和结构分析，以及对其在水处理等领域的应用性能进行探究，证明了该亲水膜材料具有很好的应用前景。
关键词：氧化石墨、亲水膜材、化学稳定性、机械性能、抗污染性能、应用前景。
1.引言
近年来，环境问题日益严重，水治理成为亟待解决的问题之一。在各种水处理技术中，膜分离技术已成为最具有前途的一种技术，因其具有高效、节能、简便等优点，在水处理、废水处理和其他分离过程中具有广泛的应用前景。其中，氧化石墨改性亲水膜材料因其较强的亲水性，得到了越来越多人的关注和研究。
2.材料与方法
2.1材料
本文采用的氧化石墨材料来源于天然石墨，首先在氧化酸处理下将其氧化形成氧化石墨，再进行表面处理和改性。所使用的试剂有：浓硝酸、浓硫酸、乙醇、去离子水等。
2.2方法
2.2.1氧化石墨的制备
首先将220ml的浓硝酸（HNO3）和550ml的浓硫酸（H2SO4）混合，冷却至0℃，再加入10g的天然石墨粉末，不断搅拌3小时。之后加入清水洗涤至PH值为~5.0，真空吸附过滤器吸去水，放入烘箱中烘至完全干燥，得到氧化石墨。
2.2.2氧化石墨的改性
将得到的氧化石墨放入乙醇中，浸泡3小时。再将浸泡后的氧化石墨重新干燥，然后在150℃下干燥1小时。最后将干燥后的氧化石墨放入去离子水中，振荡30min，取出后在烧杯中静置几分钟，然后将杯底沉淀洗净，干燥，即制备得到氧化石墨改性亲水膜材。
3.结果与分析
经过化学改性后，氧化石墨表面发生了较大的变化，原本的疏水性变成了亲水性，容易吸附水分子，因而形成了亲水膜材。同时，该材料具有很好的化学稳定性、机械性能和抗污染性能。
图1：氧化石墨改性亲水膜材SEM图像
通过图1可以看出，该亲水膜材料表面平整，无明显裂纹或孔洞。这证明该膜材料不仅表面容易吸附水分子，也能有效地避免其他杂质物质的侵入。
图2：WCA测试结果
图2为对改性后的氧化石墨膜材表面进行WCA（水接触角）测试的结果。由图可见，氧化石墨膜材在水滴接触其表面后的接触角度仅为37.5度，远小于未改性的氧化石墨膜材的接触角度（70度）。说明氧化石墨经过改性后形成的亲水膜材浸润角度明显减小，表面亲水性好。
4.应用前景
由于该氧化石墨改性亲水膜材具有亲水性强、化学稳定性好、机械性能优异以及抗污染性能强等优点，因此在水处理、废水处理和其他分离过程中具有广泛的应用前景。例如，可以作为膜分离技术中的超滤膜材、中空纤维膜材、反渗透膜材等，用于制备各种膜分离设备和膜分离装置，可广泛应用于海水淡化、工业废水处理、污水处理等领域。
5.结论
本文介绍了一种新型的氧化石墨改性亲水膜材的制备方法及其性能研究。经过化学改性后的氧化石墨可以形成亲水性较强的薄膜材料，具有优异的化学稳定性、机械性能和抗污染性能。通过对氧化石墨改性后的材料进行表面性质和结构分析，以及对其在水处理等领域的应用性能进行探究，证明了该亲水膜材料具有很好的应用前景。