石墨烯應(yīng)用在純水設(shè)備的海水淡化中：二元石墨烯薄膜可高效淡化海水
以往的理論計(jì)算表明，與傳統(tǒng)的海水淡化膜相比，石墨烯單層納米孔二維膜具有極高的選擇性分離效率。然而，石墨烯大面積存在的晶界會(huì)降低石墨烯的力學(xué)性能，而納米團(tuán)的引入會(huì)進(jìn)一步降低石墨烯的力學(xué)性能，導(dǎo)致分離膜的部分?jǐn)嗔眩档头蛛x效率和分離選擇性。
研究人員說(shuō)，純水設(shè)備碳納米管具有優(yōu)異的機(jī)械性能，其結(jié)構(gòu)與石墨烯相似。碳納米管重疊形成的碳納米管膜不僅與石墨烯結(jié)構(gòu)完美匹配，而且不影響水的滲透性。因此，研究小組提出了將納米孔和碳納米管結(jié)合起來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南敕?span>實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。他們?cè)阢~箔上生長(zhǎng)了一層石墨烯，然后用相互連接的碳納米管網(wǎng)絡(luò)覆蓋了銅箔的一些區(qū)域。該薄膜可由聚合物支撐，在懸浮、彎曲、拉伸等方面無(wú)明顯裂紋水處理設(shè)備。試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，薄膜能承受380.6mpa的應(yīng)力，楊氏模量達(dá)到9.7GPa，相當(dāng)于納米孔石墨烯薄膜的抗拉剛度2.4倍，抗彎剛度10000倍。
此外，新型石墨烯納米篩子/碳納米管膜的透水性較商用三乙酸纖維素脫鹽膜提高了100倍，抗污染能力更強(qiáng)。由于不受內(nèi)部濃度極化效應(yīng)的限制，膜在高鹽濃度下仍能保持較高的透水性。
目前，石墨烯海水淡化膜分為兩大類(lèi)。其中一種是麻省理工學(xué)院研究小組研究的單原子厚納米多孔薄膜實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。但一個(gè)原子厚的石墨烯層的機(jī)械強(qiáng)度較弱,所以在這項(xiàng)研究中使用的石墨烯是由聚合物膜, 南通純水設(shè)備直接由高能電子束轟擊或氧等離子體蝕刻在引入石墨烯納米孔,孔隙半徑分布寬,分離效率大大降低,所以不能在實(shí)踐中應(yīng)用。
另外一類(lèi)是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、純水設(shè)備曼徹斯特大學(xué)教授Andre Geim團(tuán)隊(duì)研究的氧化石墨烯膜。氧化石墨烯容易量產(chǎn)，但是氧化石墨烯膜浸潤(rùn)在溶液中之后，氧化石墨烯片層之間會(huì)吸水?dāng)U大層間距，降低了海水淡化效率，因此現(xiàn)有的研究工作主要集中于如何控制氧化石墨烯片層之間的層間距。
此次制成的新型石墨烯納米篩/碳納米管薄膜不需要聚合物支撐就結(jié)實(shí)耐用，并兼具多種滲透效率優(yōu)點(diǎn)，為石墨烯應(yīng)用于海水淡化打開(kāi)了一條新的思路。若解決量產(chǎn)問(wèn)題，未來(lái)人們或?qū)⒛芎壬?span>“石墨烯淡化水”。 濟(jì)南水處理設(shè)備，濟(jì)南去離子水設(shè)備。 濟(jì)南純水設(shè)備，濟(jì)南醫(yī)用純水設(shè)備
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