磁場誘導(dǎo)構(gòu)建磁性石墨烯-聚偏氟乙烯復(fù)合超濾膜及其抗污染性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，PVDF)是制備分離膜的高分子材料之一，具有力學(xué)性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。然而由于其具有極強(qiáng)的疏水性，在進(jìn)行水相分離時(shí)，很容易造成膜污染。氧化石墨烯(Grapheneoxide，GO)作為新興的碳納米材料，其表面豐富的含氧官能團(tuán)為PVDF超濾膜的親水改性提供了新的途徑。然而目前采用GO共混改性PVDF超濾膜時(shí)，在成膜過程中大量的GO納米粒子被包埋在膜基體中，不能

2、夠有效的“集中”在膜表面，GO納米材料親水改性效果得不到充分發(fā)揮。針對(duì)上述問題，本論文提出“共混-磁場誘導(dǎo)遷移”的復(fù)合超濾膜制備方法，首先制備GO/Fe3O4磁性納米復(fù)合材料，然后在膜制備過程中引入磁場，借助磁場對(duì)磁性組分Fe3O4的引力作用，促使納米復(fù)合材料向膜表面遷移富集，構(gòu)建具有親水及抗污染的GO/Fe3O4改性PVDF超濾膜。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面:
　　(1)本實(shí)驗(yàn)首先利用化學(xué)沉積法制備了GO/Fe3O4磁

3、性納米復(fù)合材料。TEM和XRD表征表明本實(shí)驗(yàn)成功制備得到了具有立方反尖晶石結(jié)構(gòu)的GO/Fe3O4納米復(fù)合材料;FTIR和XPS表征表明GO/Fe3O4磁性納米復(fù)合材料之間Fe3O4與GO表面官能團(tuán)具有很強(qiáng)的相互作用;TGA和VSM表征表明制備的GO/Fe3O4磁性納米復(fù)合材料具有很好的熱穩(wěn)定性和磁性，這為下步磁場誘導(dǎo)制備復(fù)合超濾膜的實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　(2)磁場誘導(dǎo)下GO/Fe3O4-PVDF復(fù)合超濾膜的制備采用干/濕相轉(zhuǎn)

4、化法并在刮膜過程中施加磁場誘導(dǎo)。形貌、孔隙率和孔徑分布表征表明復(fù)合膜的孔徑和孔隙率都得到了提高;EDS、XPS和EA表征表明復(fù)合膜表面的氧元素含量要明顯高于膜基體中氧元素含量，反映了磁場誘導(dǎo)可以促使納米復(fù)合材料向膜表面的遷移富集;復(fù)合膜的接觸角達(dá)到了55°，較純PVDF膜(74.5°)下降了26％，顯示了極佳的親水性;復(fù)合膜的水通量達(dá)到了595.4 L m-2 h-1，較純PVDF膜(194.6 L m-2h-1)提高了206％，同時(shí)保