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正渗透(Forward osmosis,FO)作为新型的膜分离技术,研究日趋广泛且深入,并在一些领域已经得到了应用。本课题研究的是利用氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)以及氨基功能化的GO(Amino GO)对三醋酸纤维素(Tri-cellulose Acetate,CTA)FO膜进行共混改性,以此来改善CTA膜的渗透性能和抗污染性能。本文采用相转化法,GO与CTA以共混的方式制备改性膜。未改性的膜和改性后的膜,以实验室的错流装置和正渗透装置为基础,以水通量、盐返混量等参数对共混改性前后的膜进行对比与评价。(1)膜的表征。本文采用接触角(CA)、傅立叶红外光谱(ATR-FTIR),透射电子显微镜(TEM),X-射线光电子能谱分析(XPS)以及X-射线衍射图谱(XRD)对CTA膜、CTA/GO膜、CTA/Amino GO膜进行表征与分析,同时也对GO和氨基功能化的GO进行表征。分析结果证实了通过改进的Hummers法已成功制备GO,并将氨基接枝在GO纳米片上。通过对改性前后的膜进行FTIR、FESEM、XPS、等表征结果对比与分析,表明了共混制备方案可以将GO、Amino GO均匀分散在膜层内部,并优化了FO膜的结构。同时CA测试表明GO、Amino GO的加入明显提高了膜的亲水性,CTA/0.2%GO膜(20.56°)和CTA/Amino GO膜(16.95°)分别比CTA膜(63.01°)接触角值低。(2)膜的性能测试。本文分别对采用了相转化法制备150μm厚度的CTA膜、CTA/GO膜及CTA/Amino GO膜进行膜性能的水通量、盐通量和结构系数的测试与分析。实验表明CTA膜的水渗透系数(A)、盐渗透系数(B)以及结构系数(S)分别为1.39、11.87和0.87。加入GO共混之后,以上参数均发生变化,并随着GO共混量的增加,膜的水通量也随之增大,当GO的添加量为0.2%时,CTA/GO膜的平均水通量达到了17.04LMH,相较于CTA膜提高了54.31%,CTA/Amino GO膜也出现类似的水通量增大,相较于CTA/GO膜提高了5.7%。随着GO共混量的增加,膜的盐通量增大,CTA/Amino GO膜亦是。(3)抗污染性能。本次采用了BSA、SA和机油乳化液作为模拟溶液对改性前后的膜的抗污染性能进行了相关的研究。因GO和Amino GO的加入,CTA/GO膜较CTA膜的抗污染性能提高了45%左右,CTA/Amino GO膜较CTA/GO膜的抗污染性能提高了10%左右。实验表明两种改性后的FO膜较未改性的膜而言,抗污染性能明显增强。总之,由于GO的特殊结构和氨基功能化后进一步强化了亲水性官能团,因此在共混制备CTA FO膜的过程中优化了膜结构,提高了FO膜的亲水性和机械拉伸性能,增强了FO膜的抗污染性能,Amino GO改性膜的性能则更加优越。可见,GO及其功能改性衍生物在膜的改性方面效果显著,为提高FO膜的水通量、抗污染性能的方向发展提供了新的思路。