据OIL实验室微信公众平台2018年8月21日讯 具有纳米孔结构的选择性渗透膜因其在分子分离以及脱盐领域的应用需求受到了广泛关注，研究结果表明，具有和水合离子尺寸近似的纳米孔结构将会增强膜的选择离子透过性，但是制备具有均匀的纳米孔结构的膜是非常困难的。
　　氧化石墨烯(GO)基水处理膜近来受到了大家的广泛关注和研究，其层间纳米毛细管具有超快的水传输特性，但是GO膜在水中的溶胀会增大其层片间距，导致膜的不稳定以及脱盐性能的下降。研究人员为了对GO膜的层片间距进行调控以及提高GO膜的稳定性，尝试了很多手段，包括对GO膜进行部分还原、用聚合物和阳离子对GO纳米片进行交联以及和纳米颗粒进行复合等等。通过调整GO膜制备过程中GO纳米片的沉积速率，可以对GO纳米片排列的规整程度进行调控。这些方法都可以对GO膜的离子过滤分离性能进行优化。
　　双胺是对GO纳米片进行交联的一种交联剂，但是使用常见的双胺进行GO膜的交联往往会导致GO膜水通量和脱盐性能的同时下降，因为GO膜被部分还原，并且双胺分子会增大GO纳米片层间距。近日，天津工业大学的研究人员分别用尿素(UR)和乙二胺(EDA)对GO纳米片进行交联以提高GO膜的稳定性，并对其层片间距进行调控。在该研究工作中，GO膜的制备过程采用了较慢的沉积速率，以使得交联反应更加充分进行。研究结果表面，用UR交联的GO膜显示出比用EDA交联的GO膜更优异的离子截留性能，相比于初始GO膜，其离子截留能力提高了1.6～2.4倍。他们将GO膜脱盐性能的提高归因于UR处理引入的酮基以及UR处理的GO膜相比于EDA处理的GO膜内部更小的空洞。
　　XRD表征结果显示GO/CA、GO-UR/CA和GO-EDA/CA三种膜在干态下的片层间距分别为0.79、0.85和0.89nm，说明UR和EDA的处理稍增大了GO膜的片层间距。在湿态下，三者的片层间距分别为1.32、0.97和0.95nm，说明GO膜在水环境中发生了溶胀，导致其片层间距增大，但是胺交联可以有效地抑制溶胀效应。离子截留测试结果显示，相比于初始GO膜，EDA和UR的交联均可以提高膜的离子截留能力，但是GO-UR/CA膜的脱盐能力最好。水通量测试结果证明，EDA交联明显降低了GO膜的水通量，但是GO-UR/CA膜基本上保持了GO膜的初始水通量。

图1．GO/CA、GO-UR/CA和GO-EDA/CA的XRD表征结果，其中(a)为干态膜，(b)为湿态膜。

图3．GO/CA、GO-UR/CA和GO-EDA/CA三种膜的结构示意图

　　作者认为，采用UR交联GO制备膜，极性酮基的引入和含氧官能团的增加所引起的GO膜内部空洞的减小，是使其脱盐能力提升的主要因素。