通過將一維羧基化多壁碳納米管（MWCNTs-COOH）插入二維氧化石墨烯（GO）納米片中，可以輕松制備出具有精細(xì)分級(jí)納米結(jié)構(gòu)的GO/CNTs復(fù)合膜，用于高效的有機(jī)廢水處理。通過XRD、Raman、FTIR、TEM和水接觸角的表征結(jié)果，MWCNTs-COOH通過接枝反應(yīng)成功插入到GO層狀中間層中，從而提高了水的滲透通量和膜的穩(wěn)定性。針對(duì)亞甲基藍(lán)染料溶液，系統(tǒng)研究了GO/CNTs比例、負(fù)載量、CNTs類型和載體類型對(duì)膜分離性能的影響。在優(yōu)化條件下制備的GO/CNTs復(fù)合膜在0.9 bar的跨膜壓差下，對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的滲透通量分別為34.4 L m
-2 h
-1和99.7%以上的截留率。與原始GO膜相比，它的水滲透通量提高了近10倍，同時(shí)保持了高截留率。此外，靜電相互作用和尺寸排阻效應(yīng)協(xié)同作用，導(dǎo)致GO/CNTs膜對(duì)不同帶正/負(fù)電荷的染料和中性有機(jī)分子的有效分離性能。這種GO/CNTs膜還表現(xiàn)出良好的耐酸性化學(xué)穩(wěn)定性和高效的分離性能。
Fig 1. GO/CNTs復(fù)合膜制備過程示意圖。
Fig 2. GO 含量對(duì)純水通量和 GO/CNTs 復(fù)合膜對(duì) 7.5 mg·L
-1 MEB 溶液（GO 量為 0.1 mg）的分離性能的影響。
Fig 3. 純 MWCNTs-COOH、原始 GO 和 GO/CNTs 復(fù)合膜的 XRD 圖譜 (a)、相應(yīng)的 d 間距 (b)、拉曼光譜 (c) 和水接觸角 (d)。
Fig 4. GO、MWCNTs-COOH 和 GO/CNTs 復(fù)合材料的 FTIR 光譜。
Fig 5. GO/CNTs 復(fù)合負(fù)載量對(duì) GO
20/CNT
s80 復(fù)合膜對(duì) 7.5 mg·L
-1 MEB 溶液的純水通量和分離性能的影響。
Fig 6. 不同負(fù)載量的GO/CNTs復(fù)合膜的FESEM圖像：0.35 g m
-2 (a~c)、1.40 g m
-2 (d~f)和3.50 g m
-2 (g~i)。
Fig 7. 具有不同類型 CNT (a) 和載體 (b) 的 GO
20/CNT
s80 復(fù)合膜對(duì)于 7.5 mg L
-1 MEB 溶液的純水通量和分離性能。
Fig 8. GO
20/CNT
s80 復(fù)合膜對(duì) 7.5 mg L
-1 MEB 溶液的耐酸性的化學(xué)穩(wěn)定性。
Fig 9. GO
20/CNT
s80復(fù)合膜五次循環(huán)測(cè)試后的XRD圖譜。
相關(guān)研究工作由江西師范大學(xué)Xiao-Liang Zhang 課題組于2020年在線發(fā)表在《Journal of Water Process Engineering》期刊上，Carboxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-COOH)-intercalated graphene oxide membranes for highly efficient treatment of organic wastewater，原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101901
