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为解决含油废水处理中膜污染及除油效率问题，研究人员开展 GO-SiO?-PEI 纳米复合材料掺杂聚砜（PSF）超滤膜研究。结果表明，1.0% 纳米复合材料可提升膜亲水性、孔隙率，水通量增 809%，油截留率超 97%，为含油废水处理提供新方案。
在工业生产中，含油废水的处理一直是环保领域的难点。随着石油、化工等行业的快速发展，大量含油废水被排放，其中含有油类、重金属、有机物等多种污染物，若不妥善处理，不仅会对环境造成严重污染，还会威胁人类健康。传统的处理方法如吸附、生物处理、混凝等存在处理效率低、成本高或易产生二次污染等问题，而膜分离技术因其高效、节能、环保等优点，在含油废水处理中展现出巨大潜力。然而，传统聚砜（PSF）膜存在疏水性强、易污染、油截留率不足等问题，限制了其实际应用。因此，开发具有高亲水性、抗污染和高效除油性能的新型膜材料成为迫切需求。
为解决上述问题，国外研究人员开展了氧化石墨烯（GO）- 聚乙烯亚胺（PEI）- 二氧化硅（SiO?）纳米复合材料掺杂聚砜超滤膜的研究，相关成果发表在《Chinese Journal of Chemical Engineering》。该研究通过优化纳米复合材料的组成和膜制备工艺，显著提升了膜的性能，为含油废水处理提供了新的技术思路。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过改进的 Hummer 法合成 GO；将 GO 与 TEOS 反应制备 GO-SiO?，再通过 APTES 和甲醛与 PEI 结合得到 GO-SiO?-PEI 纳米复合材料；采用相转化法制备不同纳米复合材料含量的 PSF 膜；利用 XRD、FTIR、XPS、Raman 等表征手段确认纳米复合材料的结构和官能团；通过接触角测量、SEM、AFM 等分析膜的物理性能；进行死端过滤实验评估膜的水通量、油截留率和抗污染性能；运用 Hermia 模型分析膜污染机制；通过 TOC 检测开展纳米复合材料的溶出测试。
纳米复合材料的表征
通过 Raman 光谱分析发现，GO-SiO?-PEI 的 D/G 峰强度比变化表明其结构因功能化而改变，PEI 的引入增加了表面缺陷。XPS 分析证实了 GO-SiO?-PEI 中 C、O、Si、N 元素的存在，表明 PEI 成功接枝。XRD 结果显示，GO-SiO?-PEI 的结晶度降低，说明功能化破坏了 GO 的有序结构。FTIR 光谱中出现的 Si-O-Si、Si-OH 和 NH?基团特征峰，进一步验证了纳米复合材料的成功合成。
膜的物理性能表征
随着 GO-SiO?-PEI 含量的增加，膜的孔隙率先升高后趋于稳定，1.0% 含量时孔隙率达最大值，表明适量纳米复合材料可促进膜孔形成。接触角测量显示，膜的亲水性随纳米复合材料含量增加而增强，1.0% 时接触角从原始 PSF 膜的 72° 降至 50°，亲水性显著提升。膜的孔径分析表明，0.5% 纳米复合材料时孔径最大，之后因团聚导致孔径不再明显增大。SEM 和 AFM 图像显示，纳米复合材料的加入使膜表面形成更大的孔结构，表面粗糙度略有增加，但整体保持相对均匀。
膜的性能评估
纯 water flux 测试表明，1.0% 纳米复合材料的膜水通量较原始 PSF 膜提升 809%，达到 44.65 LMH/bar，但过量纳米复合材料（1.3%）会因团聚导致通量下降。油截留率测试显示，当纳米复合材料含量≥0.3% 时，油截留率超过 97%，表明其具有高效除油能力。表面能分析通过 Owens-Wendt-Kaelble 模型发现，纳米复合材料的加入显著增加了膜的极性表面能，增强了对油的排斥能力。
膜的抗污染性能
以牛血清白蛋白（BSA）为模型污染物的污染测试表明，原始 PSF 膜的总污染率为 88.9%，而 1.0% 纳米复合材料的膜总污染率降至 35%，不可逆污染率从 83% 降至 26%，通量恢复率从 17% 提升至 74%，抗污染性能显著改善。Hermia 模型分析显示，原始 PSF 膜的主要污染机制为完全孔堵塞，而纳米复合材料膜以滤饼层形成为主，表明纳米复合材料的亲水性和电荷特性有效延缓了孔堵塞，促进污染物在膜表面形成可逆滤饼层。
纳米复合材料溶出测试
溶出测试表明，膜中纳米复合材料的溶出量随含量增加而升高，1.0% 含量时溶出量为 5.3 mg/L，处于较低水平，表明膜具有较好的结构稳定性，在保证性能的同时兼顾了材料安全性。
与其他 GO 基膜的对比
与文献中其他 GO 基膜相比，该研究开发的 GO-SiO?-PEI/PSF 膜在水通量提升（806%）、油截留率（>97%）和抗污染性能（通量恢复率 74%）方面表现出显著优势，综合性能更优，更适合实际含油废水处理应用。
结论与意义
该研究成功开发了一种高效的 GO-SiO?-PEI 纳米复合材料掺杂 PSF 超滤膜，通过多组分协同作用显著提升了膜的亲水性、抗污染能力和油截留效率。研究结果表明，1.0% 纳米复合材料掺杂的膜在含油废水处理中表现出优异性能，为解决工业含油废水处理难题提供了新的技术方案。该研究不仅拓展了纳米复合材料在膜分离领域的应用，也为设计高性能环境治理材料提供了重要思路。未来研究可进一步优化膜的长期稳定性和再生性能，推动其实际工程应用。
