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PVA/SiO2/GO复合夹层结构纳滤膜的制备方法

产品手册    2022-01-25 15:27

 

随着纺织业的发展,染料废水污染问题日趋严峻,因此,如何高效的去除废水中的染料离子成为现阶段亟待解决的问题,纳滤膜分离技术因操作简单、成本低、条件温和、环境友好、能耗低及分离效率高而被广泛应用于工业废水处理中。为了提高氧化石墨烯'纳滤膜的纳滤性能,采用静电喷涂技术制备了大面积的GO纳滤膜,进一步结合静电纺丝技术,设计并制备了PVA/GO复合夹层结构纳滤膜,极大地提高了纳滤膜的结构稳定性。

 

1  实验

1.1 材料与仪器

实验材料:聚乙烯醇;纳米二氧化硅;过氧化氢;酒石酸;高锰酸钾;去离子水;海藻酸钠;无水乙醇;腐殖酸;石墨粉;浓硫酸98%;浓盐酸37%;亚甲基蓝;甲基橙;刚果红;铬黑T。

实验仪器:静电纺丝设备;扫面电子显微镜;傅里叶变换红外光谱仪;万能试验机;真空干燥箱;X射线衍射;光化学反应仪;紫外分光光度计;膜分离性能测定装置。

1.2 实验方法

1.2.1 GO的制备

采用改进过后的Hummers法制备氧化石墨烯,具体方法为:取浓H2SO4置于三口烧瓶中,在水浴中进行磁力搅拌,称取石墨粉加入其中,待其充分分散,缓慢多次加入KMnO4,进行反应。然后将三口烧瓶转移到超声水槽中,超声处理,当反应溶液逐渐从黑色变为墨绿色后,将三口烧瓶转移到油浴锅中,向混合物中缓慢加入去离子水,并控制溶液温度,保持机械搅拌,反应结束后加入去离子水终止反应。随后向三口烧瓶中加入H2O2直至反应溶液中无气泡生成为止,得到亮黄色反应产物,继续反应,最后在反应溶液中加入盐酸溶液,低速离心洗涤至呈中性,收集沉淀后置于烘箱中干燥,得到GO样品。

1.2.2 夹层结构PVA/SiO2/GO纳米纤维膜( PS@GS-NF)的制备

 

SiO2插层GO分散液的制备:先量取乙醇溶液置于烧杯中,再向其中加入上述所制

备的GO粉末,超声使其形成均一分散液,随后,将一定量的SiO2粉末加入其中,继续超声,制备SiO2插层GO分散液。

PVA/SiO2/GO 纺丝液的制备:基于冯伟忠等前期工作,称取SiO2纳米粒子在少量乙醇中超声,使其充分润湿,添加少量去离子水,再超声,使其分散均匀,配制出SiO2分散液。PVA加入盛有去离子水的烧杯中,水浴搅拌溶解至均一透明溶液。向PVA分散液中依次加入PVA/SiO2/TA溶液,并将PVA/SiO2/TA体系溶液超声,磁力搅拌,得到PVA/SiO2/TA纺丝液。

 

夹层结构PVA/SiO2/GO纳滤膜的制备:分别将PVA/SiO2/TA溶液和SiO2插层的GO分散液装入注射器中,分别进行静电纺丝和静电喷涂。首先,使用静电纺丝制备PVA/SiO2/TA复合纳米纤维膜,然后采用静电喷涂法,将SiO2插层的GO分散液负载到PVA/SiO2/TA纳米纤维膜上。然后,再次使用静电纺丝法在SiO2/GO膜上制备一层PVA/SiO2/TA纳米纤维膜。最后,将此膜在烘箱烘干,对PVA/SiO2/TA纳米纤维膜进行热交联,得到耐水性良好的PVA/SiO2/TA交联纳米纤维膜。

图1 PS@GS-NF表面。