陶瓷膜具有較高的耐化學(xué)性和耐污染性，在工業(yè)廢水處理中可以發(fā)揮重要作用。在本研究中，我們展示了氧化石墨烯(GO)組裝陶瓷納濾膜(NF)的制備，其對(duì)半導(dǎo)體廢水的處理具有有效的氨保留和良好的抗污染性能。在陶瓷超濾(UF)基底上通過(guò)GO和聚乙烯亞胺(PEI)的逐層(LbL)組裝制備了GO陶瓷納濾膜。通過(guò)表面表征和孔徑評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了GO-陶瓷納濾膜的成功制備。我們還研究了不同雙層結(jié)構(gòu)的GO-陶瓷納濾膜對(duì)氨離子的截取性能。采用三層GO-PEI雙分子層的GO-陶瓷納濾膜對(duì)模擬和真實(shí)半導(dǎo)體廢水的氨氮去除率分別是原始陶瓷超濾膜的8.4倍和3.2倍。我們還使用真實(shí)的半導(dǎo)體廢水樣本評(píng)估了過(guò)濾后膜通量的恢復(fù)，以驗(yàn)證GO-陶瓷納濾膜的低污染潛力。結(jié)果表明，膜通量恢復(fù)率從原始超濾膜的39.1%提高到三層和十層GO陶瓷納濾膜雙分子層的71.0%和90.8%。本研究開(kāi)發(fā)的低污染GO-陶瓷納濾膜是去除半導(dǎo)體廢水中銨離子的有效選擇，具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1. 陶瓷超濾膜上GO-PEI雙層涂層LbL組裝工藝流程示意圖。
圖2. (a)原始陶瓷UF膜和(b)制備的GO-陶瓷NF膜的FE-SEM圖像。
圖3. (a)原始陶瓷UF膜和(b)制備GO-陶瓷NF膜的AFM分析。
圖4. (a)原始陶瓷UF膜和(b)制備的GO陶瓷NF膜的水接觸角的代表性圖像。
圖5. 分子量(MW)為300-20000 g/mol的聚乙二醇(PEG)溶液與原始陶瓷超濾膜和制備的GO-陶瓷納濾膜的累積分布函數(shù)。截留率基于測(cè)量的溶質(zhì)總有機(jī)碳(TOC)濃度。
圖6. 原始陶瓷UF膜和所制備的GO-陶瓷NF膜的FTIR光譜。
圖7.原始陶瓷超濾膜和制備的GO-陶瓷納濾膜的表面XPS分析。(a) C 1s窄掃描光譜和(B)碳、氧、氮和鈦相對(duì)于陶瓷膜表面存在的元素之和的分?jǐn)?shù)柱狀圖。
圖8. 透水性(J
n/J
i)和銨離子滯留率(R
n/R
i)與涂在原始陶瓷超濾基底上的雙分子層數(shù)(n)的關(guān)系。0.0表示純凈的陶瓷超濾膜。
圖9. 三層(n=3.0)和十層(n=10.0)GO-陶瓷納濾膜(R
n)與原始陶瓷超濾膜(R
i)對(duì)模擬含銨和實(shí)際半導(dǎo)體廢水的氨去除率之比(n=3.0和n=10.0)。
圖10. 實(shí)際半導(dǎo)體廢水的原始和GO-陶瓷NF膜的通量恢復(fù)率（FRR）和抗污染率。
相關(guān)研究成果由韓國(guó)梨花女子大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系Minju Cha等人于2021年發(fā)表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131745)上。原文：Investigating the potential of ammonium retention by graphene oxide ceramic nanofiltration membranes for the treatment of semiconductor wastewater。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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