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材料导报  2021, Vol. 35 Issue (18): 18030-18034    https://doi.org/10.11896/cldb.20070178
  无机非金属及其复合材料 |
用于分离重金属离子的聚苯胺改性氧化石墨烯复合膜
张诗洋, 朋小康, 廖松义, 闵永刚
广东工业大学材料与能源学院,广州 510006
Polyaniline Modified Graphene Oxide Composite Membranes for Separation of Heavy Metal Ion
ZHANG Shiyang, PENG Xiaokang, LIAO Songyi, MIN Yonggang
College of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
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摘要 近年来,氧化石墨烯(GO)由于其独特的物理化学性质在水处理领域受到了广泛的关注。然而,单纯的GO层层自组装膜对二价阳离子的过滤效率较低,在实际应用中受到了限制。本工作通过在GO膜上接枝聚苯胺(PANI)制备了PANI/GO复合膜,并对GO膜和PANI/GO复合膜的性能进行了研究和比较。结果表明,复合膜具有较高的渗透通量和截留率,GO的负载量对复合膜的过滤性能具有重要作用,当GO负载量为150 mg·m-2时,复合膜的渗透通量为214.5 L·m-2·h-1·MPa-1;在重金属离子去除方面,复合膜对CuCl2、ZnCl2、BaCl2、CdCl2、NiCl2的截留率均超过90%,分离效果良好,其对离子的排斥依赖于唐南效应和尺寸排斥。因此,PANI/GO复合膜在废水处理领域具有良好的应用前景。
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张诗洋
朋小康
廖松义
闵永刚
关键词:  聚苯胺  氧化石墨烯(GO)  渗透通量  截留率  重金属离子    
Abstract: Owing to its unique physical and chemical properties, the graphene oxide (GO)has recently received fairly extensive attention in the application of water treatment. However, the membrane by pure GO layer-by-layer self-assembling is practically limited due to its lower separation efficiency of divalent cation. In this paper, a novel membrane has been prepared by grafting polyaniline (PANI) on a GO membrane to overcome the above mentioned defect. The performance of GO and PANI/GO composite membranes was investigated and compared. The results have showed that the membrane composited of PANI and GO has demonstrated a higher water flux and repulsion. The important role of GO loading for composite membranes was shown. When the loading of GO is 150 mg·m-2, a water flux of 214.5 L·m-2·h-1·MPa-1 could be reached for the composite membranes. In terms of heavy metal removal, the retention is over 90% for the tested solutions of CuCl2, ZnCl2, BaCl2, CdCl2 and NiCl2. The excellent separation performance of PANI/GO composite membranes has been mainly assigned to Donnan effect and size exclusion. Therefore, the PANI/GO composite membranes show a good prospect in the application fields of wastewater treatment.
Key words:  polyaniline    graphene oxide (GO)    permeation flux    rejection rate    heavy metal ion
               出版日期:  2021-09-25      发布日期:  2021-09-30
ZTFLH:  X703  
基金资助: 广东省引进创新创业团队项目(2016ZT06C412)
作者简介:  张诗洋, 2017年9月至今在广东工业大学攻读博士学位,专业为材料科学与工程,主要从事二维材料的制备改性及其在环境领域中的应用研究。
闵永刚,广东工业大学,教授,国家杰出青年基金获得者,1995年毕业于美国宾夕法尼亚大学,功能高分子材料专业博士学位。2016年加入广东工业大学材料与能源学院工作至今,重点从事二维材料和功能高分子材料的制备和应用。在国内外重要期刊发表文章130多篇,申报发明专利200余项,应邀在国内外做学术演讲100余次。
引用本文:    
张诗洋, 朋小康, 廖松义, 闵永刚. 用于分离重金属离子的聚苯胺改性氧化石墨烯复合膜[J]. 材料导报, 2021, 35(18): 18030-18034.
ZHANG Shiyang, PENG Xiaokang, LIAO Songyi, MIN Yonggang. Polyaniline Modified Graphene Oxide Composite Membranes for Separation of Heavy Metal Ion. Materials Reports, 2021, 35(18): 18030-18034.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.20070178  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2021/V35/I18/18030
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