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德黑蘭大學Alireza Shakeri等--聚合物接枝氧化石墨烯作為高性能納米填料用于正向滲透膜基底改性
      具有良好物理化學性質的基材對于最大限度地減少正向滲透(FO)過程中令人不快的內部濃度極化現象至關重要。本研究首次采用點擊化學和可逆加成-碎裂鏈轉移聚合相結合的方法制備了不同重量比的氧化石墨烯-接枝-聚(2-羥基乙基甲基丙烯酸酯)(GO-g-PHEMA,GP)納米片。然后, 利用GP改性聚砜(PSf)襯底制備了高效薄膜納米復合(TFN)FO膜.采用多種表征方法系統研究了結構參數和GP濃度對基體和聚酰胺(PA)活性層性能的影響。結果表明, GP改性PSf基底的形貌多孔性, 基體的純水通量、表面親水性和平均孔徑均有顯著改善.此外,與基線PSf基TFC膜相比,基于GP/PSf的TFN膜顯示出更厚、更粗糙和更可滲透的PA活性層。在TFN-FO膜的情況下,透水率明顯提高,結構參數有效下降。此外,FO性能顯著提高(例如,在PRO/FO配置下,TFN-GP210.4的水通量達到32.6/15.6 LMH)。結果表明,0.4 wt %的GP21納米填料(GO/PHEMA比為2:1)為最佳共混濃度。此外,改性膜在里海海水淡化中表現出明顯的性能。
 
圖1.(A)制備PHEMA接枝GO納米片的合成方案。(B)(a) FTIR,(b) TGA,(c) XRD 和 (d) GO 和 GP 納米片的 SEM 表征。
 
圖2.納米復合膜的FO性能隨納米填料類型的變化。
 
圖3.用不同納米填料修飾的底物和TFN膜的形態。
 
圖4.(a)WCA和孔隙率以及(b)作為納米填料濃度的納米復合基板的PWP和孔徑。
 
圖5.(a) 各種基質的交叉、底部和頂部形態。(b) EDX分析和(c)基板頂部和底部表面的照片。
 
圖6.(a)不同納米復合膜中的PA薄膜形態,(b)厚度和(c)粗糙度。
 
圖7.(a)水通量,(b)反鹽通量,以及(c)不同TFN膜在FO和PRO模式下的選擇性。
 
圖8.(a) 水通量作為DS濃度的函數和(b)TFC和TFN-GP210.4在里海海水淡化中的性能。
 
     相關研究成果由德黑蘭大學Alireza Shakeri等人2022年發表在ACS Applied Polymer Materials (https://doi.org/10.1021/acsapm.2c01266)上。原文:Polymer-Grafted Graphene Oxide as a High-Performance Nanofiller for Modification of Forward Osmosis Membrane Substrates。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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