盘管式氧化石墨烯膜：高效可扩展处理高盐有机废水的创新技术

《Journal of Membrane Science》：Disc-Tube Graphene Oxide Membranes for Efficient and Scalable Organic Removal from Saline Wastewater

本文创新性地开发了盘管式氧化石墨烯（DTGO）膜系统，通过优化制备参数（45层GO沉积、90℃热交联）、堆叠膜盘集成原位抗污染技术，实现了高盐有机废水中有机物（>90%截留率）与无机盐（<7%截留率）的高效分离。该系统在280小时连续运行中保持稳定水通量（～60 LMH），抗污染性能（通量衰减降低70%以上）显著优于传统GO膜和有机膜，为工业规模废水处理提供了经济环保的解决方案。

　　

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Materials

GO纳米片通过Hummers法制备。多巴胺盐酸盐、三(羟甲基)氨基甲烷（Tris）和聚乙二醇（PEG 3350、PEG 2000、PEG 1000、PEG 600和PEG 400）购自Sigma-Aldrich。四硼酸钠（Na₂B₄O₇）、海藻酸钠（SA）、氯化钠（NaCl）、硫酸镁（MgSO₄）、氯化镁（MgCl₂）、硫酸钠（Na₂SO₄）、亚甲基蓝（MB）、刚果红（CR）、罗丹明B（RB）、甲基蓝（MLB）、茜素红S（ARS）等试剂均用于实验分析。

Preparation process and optimization of DTGO membranes

我们采用压力驱动自组装法（图1(a)）制备DTGO膜，该过程涉及GO纳米片在DTMF膜上的自组装及后续热交联（图1(b)）。热交联可去除层间水并形成稳定共价键（如C–O–B），从而增强复合膜结构。在DTGO膜制备过程中，我们系统优化了GO层数、热干燥温度和膜盘旋转次数等关键参数，最终确定45层GO沉积、90℃热交联和2次膜盘旋转为最优条件，使膜呈现规整的层状结构（图1(c)）并具备最佳分离性能。

Conclusion

本研究成功开发了适用于高盐废水处理的 scalable DTGO膜。在优化条件下，该膜在280小时运行中保持稳定水通量（～60 LMH）、高有机物截留率（>90%）和低盐截留率（<7%）。通过引入微量羟基自由基，膜表面羟基官能团增加，形成保护性水合层，使通量衰减降低超70%。DTGO膜的抗污染性能（通量衰减仅12.5%）显著优于传统有机膜，为高盐有机废水的资源化处理提供了技术支撑。