具有良好物理化學性質的基材對于最大限度地減少正向滲透（FO）過程中令人不快的內部濃度極化現(xiàn)象至關重要。本研究首次采用點擊化學和可逆加成-碎裂鏈轉移聚合相結合的方法制備了不同重量比的氧化石墨烯-接枝-聚（2-羥基乙基甲基丙烯酸酯）（GO-g-PHEMA，GP）納米片。然后， 利用GP改性聚砜（PSf）襯底制備了高效薄膜納米復合（TFN）FO膜.采用多種表征方法系統(tǒng)研究了結構參數和GP濃度對基體和聚酰胺（PA）活性層性能的影響。結果表明， GP改性PSf基底的形貌多孔性， 基體的純水通量、表面親水性和平均孔徑均有顯著改善.此外，與基線PSf基TFC膜相比，基于GP/PSf的TFN膜顯示出更厚、更粗糙和更可滲透的PA活性層。在TFN-FO膜的情況下，透水率明顯提高，結構參數有效下降。此外，F(xiàn)O性能顯著提高（例如，在PRO/FO配置下，TFN-GP210.4的水通量達到32.6/15.6 LMH）。結果表明，0.4 wt %的GP21納米填料（GO/PHEMA比為2：1）為最佳共混濃度。此外，改性膜在里海海水淡化中表現(xiàn)出明顯的性能。
圖1.（A）制備PHEMA接枝GO納米片的合成方案。（B）（a） FTIR，（b） TGA，（c） XRD 和 （d） GO 和 GP 納米片的 SEM 表征。
圖2.納米復合膜的FO性能隨納米填料類型的變化。
圖3.用不同納米填料修飾的底物和TFN膜的形態(tài)。
圖4.（a）WCA和孔隙率以及（b）作為納米填料濃度的納米復合基板的PWP和孔徑。
圖5.（a） 各種基質的交叉、底部和頂部形態(tài)。（b） EDX分析和（c）基板頂部和底部表面的照片。
圖6.（a）不同納米復合膜中的PA薄膜形態(tài)，（b）厚度和（c）粗糙度。
圖7.（a）水通量，（b）反鹽通量，以及（c）不同TFN膜在FO和PRO模式下的選擇性。
圖8.（a） 水通量作為DS濃度的函數和（b）TFC和TFN-GP
210.4在里海海水淡化中的性能。
相關研究成果由德黑蘭大學Alireza Shakeri等人2022年發(fā)表在ACS Applied Polymer Materials (https://doi.org/10.1021/acsapm.2c01266)上。原文：Polymer-Grafted Graphene Oxide as a High-Performance Nanofiller for Modification of Forward Osmosis Membrane Substrates。
轉自《石墨烯研究》公眾號
