模板法制备多孔疏水石墨烯膜用于膜蒸馏脱盐文献综述
2020-04-18 20:56:26
一、引言 近年来,世界水体污染问题日益严峻,开发新的水处理技术来维持世界对水资源的需求迫在眉睫。
膜分离技术由于其选择性好、适应性强、能耗低、处理量大等优势,在海水淡化、染料/重金属污染废水处理等领域中发挥了重要的作用,我国从事膜科学的研究人员及团队也日益扩大[1]。
1963年,Bodell首次开发出一项新的分离技术:膜蒸馏,并获得相关技术专利。
到上世纪九十年代,随着高分子材料以及制膜工艺等技术发展,膜蒸馏技术的应用潜力日益凸显,膜蒸馏技术逐渐成为膜分离技术研究的热点,被广泛的应用于盐水浓缩、药物提取及有机物回收等领域[2]。
值得一提的是,石墨烯作为一种原子化的碳基二维膜材料,有望制备成为一种新型的、具有规则层间纳米通道的二维超薄膜,这一特性非常适合高渗透性、高选择性的多孔水传输膜的设计,尤其是石墨烯的疏水性,有望制备成一种新型的多孔疏水石墨烯膜用于膜蒸馏领域中进行脱盐[3]。
二、疏水石墨烯概论 1. 石墨烯性质 石墨烯本质上为单原子层的石墨,是一种具有纳米尺度的二维晶体材料,石墨烯特殊的结构赋予其诸多优异的电学、力学、光学及导热性能[4]。
石墨烯具有平面六边形点阵结构(如图1a),每个碳原子有四个价电子,其中三个电子形成sp2杂化轨道,剩余的一个轨道电子形成离域大π键,电子可以在平面内自由移动[5]。
石墨烯具有量子霍尔效应、隧穿效应、双极性电场效应和高热导率[5]。
电子在石墨烯内不易产生散射,室温下最大迁移率可达2#215;105cm2/(V#8226;s)[6],理想石墨烯电导率可达1#215;106 S/cm以上。
石墨烯的杨氏模量可达到1100GPa[7],对可见光有97.7﹪的透过率[8],比表面积可达2630m2/g[9]。