編號：CYYJ04289
篇名：不同尺寸單層氧化石墨烯用于膜蒸餾分離H2O/HDO
作者：孫大鵬 張鑫 陳閩 楊昊崴 張國書 徐賜剛
關(guān)鍵詞： 膜蒸餾 單層氧化石墨烯 復(fù)合膜 H2O/HDO分離 氚化水
機構(gòu)： 中國工程物理研究院材料研究所 東華理工大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 核電站運行產(chǎn)生的放射性氚化水(HTO)的處理涉及到H2O/HTO分離難題。實驗室研究常把無放射性H2O/HDO(氘化水)分離作為研究模型來代替H2O/HTO分離。近年來,基于多層氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸餾分離工藝顯示出較好的H2O/HDO分離效果,但進(jìn)一步提高分離性能仍需開發(fā)新型膜材料或結(jié)構(gòu)。本工作采用不同橫向尺寸單層GO制備聚四氟乙烯(PTFE)支撐的氧化石墨烯復(fù)合膜用于研究膜蒸餾分離H2O/HDO:(1)選用兩種不同橫向尺寸的單層GO研究GO橫向尺寸對膜的H2O/HDO分離性能影響,基于橫向尺寸較小GO膜的滲透通量和分離因子分別可達(dá)0.944 L/(m2·h)和1.043,整體分離性能比基于橫向尺寸較大GO膜高;(2)為結(jié)合不同橫向尺寸單層GO的結(jié)構(gòu)特點,把不同橫向尺寸單層GO混合制備復(fù)合膜,當(dāng)兩種石墨烯質(zhì)量比例為1∶1時,所得GO復(fù)合膜的滲透通量可達(dá)0.806 L/(m2·h),比基于橫向尺寸較大GO復(fù)合膜的滲透通量高,而兩者分離因子相近;(3)對橫向尺寸較大GO進(jìn)行刻蝕處理,可提高膜蒸餾分離H2O/HDO性能。結(jié)果表明:單層氧化石墨烯的橫向尺寸可影響膜蒸餾分離H2O/HDO性能;基于橫向尺寸較小單層氧化石墨烯或混合不同橫向尺寸單層氧化石墨烯制備的膜具有較好的膜蒸餾分離H2O/HDO性能;并且刻蝕處理橫向尺寸較大GO也可提高膜蒸餾分離H2O/HDO性能。因此,本工作可指導(dǎo)后續(xù)發(fā)展新型膜材料或膜結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)H2O/HDO分離效果更好的膜蒸餾工藝,為含HTO的放射性廢水處理問題提供解決方案。
