改性氧化石墨烯-PEBA混合基质膜对苯酚/水的渗透汽化分离性能

摘要

分别用聚醚胺(PEA)与双酚A(BPA)对氧化石墨烯(GO)进行改性,再与聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA)共混制备获得混合基质膜PEA-GO-PEBA与BPA-GO-PEBA,用于水中低浓度苯酚的渗透汽化分离.红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)测试表明,PEA与BPA均成功接枝到GO表面;X射线衍射(XRD)测试表明,改性后的GO层间距有所增大,其中BPA-GO的层间距增大较为明显;苯酚吸附实验表明,改性后的PEA-GO与BPA-GO对苯酚的吸附性能都有提高,其中BPA-GO对苯酚的吸附容量达147.8 mg/g;苯酚/水渗透汽化实验表明,在PEBA中引入两种改性GO均能有效提高膜的渗透汽化性能,其中BPA-GO-PEBA混合基质膜的性能更优,55℃时通量与分离因子分别达到308 g/(m^(2)·h)和21.1,与未改性的GO-PEBA混合基质膜相比分别提高了50.2%和88.4%,原因在于改性后的BPA-GO对苯酚的亲和性增强且具有更大的层间距.由不同温度下渗透汽化实验数据和Arrhenius方程计算得到BPA-GO-PEBA混合基质膜对苯酚的渗透活化能为81.0 kJ/mol,高于未改性的GO-PEBA混合基质膜和PEBA空白膜,因而温度升高有利于通量和分离因子的同时提高.