《表2 氧化石墨烯的水接触角》

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《热处理温度对氧化石墨烯改性陶瓷膜油水分离性能的影响》

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陶瓷膜的水通量及油截留率是衡量陶瓷膜油水分离性能的两个重要指标。取三片氧化石墨烯改性陶瓷膜标记为1#、2#和3#，对其分别以100℃、200℃、300℃热处理2 h后，采用乳化1 h，浓度为10 mg/L的油水混合物测量其5 min后的稳定渗透通量，其通量列于表1，通过对比其改性前后通量可知，经过改性后的陶瓷膜通量均优于改性前，且当热处理温度为300℃时增量最大，最大增幅为19.48%。通过测试氧化石墨烯的水接触角（测试结果列于表2），发现改性膜通量的增量与氧化石墨烯水接触角之间存在对应关系：当接触角减小，表明其亲水性增强，相应的膜通量也随之增加。究其原因可解释为：氧化石墨烯由于表面带有大量的含氧官能团（如：羟基、羧基、羰基等），在进行低温热处理时，会使部分的含氧官能团脱除，从而造成其表面亲水基团减少，致使其水接触角变大，亲水性下降；而当热处理温度继续升高，其含氧官能团将会得到充分脱除，此时虽然不利于其表面亲水性能的提升，但是由于在含氧官能团脱除后，微观表面将存在大量不饱和功能键（亦即提高其表面结合能），结合杨氏方程，可以推断出其表面水接触角将变小，由此赋予高温热处理后的氧化石墨烯具有更好的亲水性能。随着亲水性的增强，膜内孔道对水的牵引力也随之增强，当油水混合物接触到膜表面时，水能够较好地铺展在膜表面并持续渗透，从而增加了其水通量。