德黑兰大学Alireza Shakeri等–聚合物接枝氧化石墨烯作为高性能纳米填料用于正向渗透膜基底改性

具有良好物理化学性质的基材对于最大限度地减少正向渗透（FO）过程中令人不快的内部浓度极化现象至关重要。本研究首次采用点击化学和可逆加成-碎裂链转移聚合相结合的方法制备了不同重量比的氧化石墨烯-接枝-聚（2-羟基乙基甲基丙烯酸酯）（GO-g-PHEMA，GP）纳米片。然后， 利用GP改性聚砜（PSf）衬底制备了高效薄膜纳米复合（TFN）FO膜.采用多种表征方法系统研究了结构参数和GP浓度对基体和聚酰胺（PA）活性层性能的影响。结果表明， GP改性PSf基底的形貌多孔性， 基体的纯水通量、表面亲水性和平均孔径均有显著改善.此外，与基线PSf基TFC膜相比，基于GP/PSf的TFN膜显示出更厚、更粗糙和更可渗透的PA活性层。在TFN-FO膜的情况下，透水率明显提高，结构参数有效下降。此外，FO性能显著提高（例如，在PRO/FO配置下，TFN-GP210.4的水通量达到32.6/15.6 LMH）。结果表明，0.4 wt %的GP21纳米填料（GO/PHEMA比为2：1）为最佳共混浓度。此外，改性膜在里海海水淡化中表现出明显的性能。

图1.（A）制备PHEMA接枝GO纳米片的合成方案。（B）（a） FTIR，（b） TGA，（c） XRD 和 （d） GO 和 GP 纳米片的 SEM 表征。

图2.纳米复合膜的FO性能随纳米填料类型的变化

图3.用不同纳米填料修饰的底物和TFN膜的形态。

图4.（a）WCA和孔隙率以及（b）作为纳米填料浓度的纳米复合基板的PWP和孔径。

图5.（a） 各种基质的交叉、底部和顶部形态。（b） EDX分析和（c）基板顶部和底部表面的照片。

图6.（a）不同纳米复合膜中的PA薄膜形态，（b）厚度和（c）粗糙度。

图7.（a）水通量，（b）反盐通量，以及（c）不同TFN膜在FO和PRO模式下的选择性。

图8.（a） 水通量作为DS浓度的函数和（b）TFC和TFN-GP²¹_0.4在里海海水淡化中的性能。

相关研究成果由德黑兰大学Alireza Shakeri等人2022年发表在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。