[發明專利]一種三維GO片球顆粒改性有機復合超/微濾膜制備方法

在審

• 申請號: 201611130415.6
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106582298A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王磊;朱振亞;王旭東;呂永濤;陳立成;黃丹曦;苗瑞;姜家良;徐亞偉;李青青;霍霄楠
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/30;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/54;B01D71/68
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于分離膜改性技術領域，涉及一種三維氧化石墨烯(GO)片球顆粒改性有機復合超/微濾膜制備方法。

背景技術

在如今的廢水處理領域,膜分離技術仍然是一種重要的技術,有著廣泛的應用市場和前景。與此同時，納米材料的出現,尤其是最近幾年,各種各樣新型的納米材料以及各種復合納米材料的出現,在各個研究領域得到了廣泛地應用,而將納米材料融入傳統的膜材料之中，也吸引了眾多研究者的目光。

膜分離技術中，超微濾膜技術是比較常用的一種。常用材質主要有有機聚合物，包括聚砜、聚醚砜、聚酰胺和聚偏氟乙烯。超微濾膜中添加較多的納米顆粒包括二氧化硅、二氧化鈦、Al₂O₃和氧化石墨烯GO等。但是，無機顆粒在有機聚合物中的添加,常常會導致混合體系的分散不均勻,從而影響膜的形態特性。尤其是納米顆粒容易團聚的特性，會導致納米顆粒和有機相的相容性不是很好。

納米雜化顆粒由于具備傳統納米顆粒的復合特性，受到了很多的關注納米雜化顆粒是將最少兩種不同納米顆粒進行合成，合成的同時能夠結合多種顆粒的不同特性。比如，SiO₂-碳納米管、SiO₂-Al₂O₃、Al₂O₃-TiO₂、TiO₂-Au等。在各種雜化顆粒的合成中，氧化石墨烯因為具有強大的比較面積和大量官能團，經常被用來進行雜化顆粒的制備。

氧化石墨烯可以和Fe³⁺,Ni²⁺,Al³⁺等進行合成。納米雜化顆粒能很好地解決傳統納米顆粒團聚現象，同時還兼備多種復合功能。并得到了快速廣泛地推廣。

發明內容

本發明的目的是為了提高傳統納米顆粒添加劑在高分子聚合物中的分散性能，提供一種三維GO片球顆粒改性有機復合超/微濾膜制備方法。

本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。

一種三維GO片球顆粒改性有機復合超/微濾膜制備方法，包括下述步驟:

1)三維GO基片球顆粒的制備：配制濃度為60～95wt％無水乙醇和純水的混合溶液，按照質量比向1L混合液中加入2～50mg的氧化石墨烯粉末，將混合液的pH值調至8.0～9.0，得到堿性溶液，按照質量比在1L堿性液中滴入0.5～5mg的正硅酸乙酯，超聲，常溫儲存，離心，并用無水乙醇反復清洗濾餅，真空冷凍干燥24h，所得顆粒儲存備用；

2)有機復合超/微濾膜鑄膜液的制備：將質量分數為0.1～1wt％的氧化石墨烯基片球顆粒加入70～80wt％有機溶劑中，超聲；按照質量分數為1～5％加入高分子添加劑，高速攪拌，緩慢加入14～26wt％高分子聚合物，70℃攪拌，至高分子聚合物完全溶解，靜置脫泡10～15h；

3)成膜固化：采用浸沒沉淀相轉化的方法，將步驟2)制備的鑄膜液置于光滑清潔的玻璃板上，并用刮刀將其平鋪在玻璃板上；迅速把玻璃板水平浸沒在常溫去離子水中，分相成膜；將制好的成膜放在去離子水中至少24h，得到改性聚偏氟乙烯復合超/微濾膜。

進一步，所述氧化石墨烯采用改進Hummers方法制備，采用下述方法制備：

按照重量份將2份天然鱗片石墨粉與6份硝酸鈉混合，緩慢加入184份濃硫酸，在4～6℃下充分攪拌20～40min；加入0.2份高錳酸鉀；常溫下在1h內，分批加入8份高錳酸鉀。35±3℃下充分攪拌1.5～2h，得到褐色懸浮液；

然后緩慢加入100份水，在40～45℃下再加入10份30％H₂O₂和55mL超純水的混合溶液，過濾，得到黃褐色濾餅；

用50份濃度為3％的稀鹽酸溶液將黃褐色濾餅多次洗滌，并分散于800份水中，然后離心，透析，低頻超聲10h，得到棕色混合溶液，離心30min，-40℃真空冷凍干燥24h，儲存備用。

進一步，所述氧化石墨烯所用的石墨粉為50～500目的粉末。

進一步，所述改性有機復合超/微濾膜成膜厚度100μm～180μm。

進一步，所述高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚醚砜、聚氨酯和醋酸纖維素中的一種。

進一步，所述有機溶劑包括N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺、二甲亞砜或N-甲基吡咯烷酮的一種或幾種。

進一步，所述高分子添加劑選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇、氯化鋰、丙烯酸或β-環糊精中的一種或多種。