陶瓷膜具有較高的耐化學性和耐污染性，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，其對半導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。通過表面表征和孔徑評價，驗證了GO-陶瓷納濾膜的成功制備。我們還研究了不同雙層結構的GO-陶瓷納濾膜對氨離子的截取性能。采用三層GO-PEI雙分子層的GO-陶瓷納濾膜對模擬和真實半導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。我們還使用真實的半導體廢水樣本評估了過濾后膜通量的恢復，以驗證GO-陶瓷納濾膜的低污染潛力。結果表明，膜通量恢復率從原始超濾膜的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%。本研究開發(fā)的低污染GO-陶瓷納濾膜是去除半導體廢水中銨離子的有效選擇，具有廣闊的應用前景。
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)。截留率基于測量的溶質總有機碳(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、氮和鈦相對于陶瓷膜表面存在的元素之和的分數(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)對模擬含銨和實際半導體廢水的氨去除率之比(n=3.0和n=10.0)。
圖10. 實際半導體廢水的原始和GO-陶瓷NF膜的通量恢復率（FRR）和抗污染率。
相關研究成果由韓國梨花女子大學環(huán)境科學與工程系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。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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