《表1 多层GO膜去除重金属离子总结》

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《多层氧化石墨烯膜的结构、性能及在水处理中的应用进展》

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传统GO对水中重金属离子的去除主要依附于其巨大的比表面积和亲水性，GO的含氧官能团可与重金属离子形成金属螯合物，从而实现对重金属离子的吸附[111]。而多层GO膜对重金属离子的去除主要依赖尺寸筛分、电荷效应和吸附作用[43]。Kaya等[112]在GO膜上接枝了杯[4]芳烃，杯[4]芳烃具有良好的成膜性，可在GO片层间成膜，形成GO/PIM复合膜（图9a）。Cr（Ⅵ）在不同p H介质中分别以HCrO4-、CrO42-、Cr2O72-存在。在酸性条件下，HCrO4-与GO膜发生络合反应，在中性条件下发生解络合反应。杯[4]芳烃上四个咪唑基团对Cr（Ⅵ）具有极高的选择性[113]，受体相p H值为5时，Cr（Ⅵ）转运动力学最佳[112]。氨基是水溶液中去除重金属离子最有效的基团[114]。Rao等[115]在GO层间插层了MOFs，MOFs由2-氨基对苯二甲酸和Zn O4簇组成（图9b），其羧基和氨基与重金属离子有极强的亲和力，因此复合膜具有较高的正电性和较低的运输能力，纯水通量可达45.3 L·m-2·h-1，对Cu（Ⅱ）的去除率高达89.3%。Rezaee等[116]通过相转移法合成了PSF/GO复合膜，并将其用来去除As（Ⅲ）。研究发现:GO使得复合膜中出现了开放式大孔和水平通道，该结构改善了膜的亲水性，使其具有较低的水渗透阻力（图9c）；GO在膜中形成的多孔结构降低了膜的粗糙度[117]。在多孔结构中，GO表面带负电荷的含氧官能团与As O33-的Donnan斥力可实现多层GO膜对As（Ⅲ）的排斥[116]。在各种去除重金属的GO膜中，中空纤维膜应用更为广泛。Zhang等[118]通过LBL将GO沉积在中空纤维膜上（图9d），依赖尺寸排阻和Donnan排斥使其对Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）的去除率均大于95%。表1总结了部分多层GO膜的改性方法及对重金属离子的去除率。