[發明專利]一種氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜制備方法

有效

• 申請號: 201611131315.5
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106582299B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 朱振亞;王磊
• 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
• 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

本發明公開了一種氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜制備方法，包括制備氧化石墨烯基3D納米顆粒，制備氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒，采用高分子超濾膜為基底膜，將氧化石墨烯基3D納米顆粒分散到多元胺的水相溶液或多元酰氯的油相溶液中，浸泡、固化、漂洗、晾干后，得到氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜。由于氧化石墨烯基3D納米顆粒在納濾膜分離層中的添加，使得該分離膜的親水性、滲透性和截留特性均得到了較好地改善。新型的氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜可廣泛地應用在環境、生物、醫藥、食品等各個領域。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，涉及一種氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜制備方法。

背景技術

膜分離技術在現代社會的各個方面都逐漸發揮著越來越重要的作用，膜分離技術是指以選擇性透過膜為分離介質，當膜兩側存在某種推動力時，原料側組分選擇性地透過膜，以達到分離、提純的目的。膜分離技術主要包括微濾、超濾、納濾、反滲透、正滲透、液膜分離、氣體膜分離、電滲析等。

反滲透膜(Reverse Osmosis,簡稱RO)能以膜兩側靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，選擇性地截留離子物質而只透過溶劑，從而實現對液體混合物的分離。反滲透過程的操作壓力差一般為1-10MPa，截留組分為的小分子溶質。納濾(Nanofiltration，簡稱NF)是一種介于超濾和反滲透之間的新型壓力驅動膜過程，其孔徑范圍在幾個納米左右。納濾過程對單價離子和分子量低于200的有機物截留較差，而對二價或多價離子及分子量介于200-1000之間的有機物有較高的脫除率。在相同通量條件下，納濾膜所要求的驅動壓力比反滲透膜要低得多(壓力范圍)，是近年來發展較快的新型分子級分離技術，在水的軟化、凈化以及相對分子質量在百級的物質的分離、分級和濃縮(如染料、抗生素、多肽、多糖等化工和生物工程產物的分級和濃縮)以及脫色和去異味等領域具有廣闊的應用前景。

制備納濾和反滲透膜的方法中，界面聚合法是最正常用的一種。兩相溶液中單體濃度、界面聚合反應溫度、界面聚合反應時間、添加劑的種類等都會影響界面聚合反應的效果。近年來，無機納米顆粒的發展進展迅速，在聚合分離層中添加納米顆粒會在一定程度上改善納濾膜和反滲透膜的水通量和抗污染性能。

但是，無機納米顆粒極易團聚，一般直接性的添加會導致顆粒分散效果差，成膜不均等現象。采用界面聚合法制備復合有機分離膜的過程中，無機納米顆粒能有效地、較好地分散在納濾和反滲透膜的選擇層中，是制膜成功的關鍵。因此，制備出能在分離層中具有良好分散性能，且嵌合效果好的顆粒尤為重要。

發明內容

本發明提供一種氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜制備方法。

一種氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜制備方法，包括下述步驟：

1)氧化石墨烯基3D納米顆粒制備:配制濃度為60～95wt％的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，所得氧化石墨烯基3D納米顆粒儲存備用；

2)氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒制備：按質量比為1：(30～100)將氧化石墨烯基3D納米顆粒分散于乙醇中，并加熱到70～80℃，加入質量分數為1wt％的3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)，回流反應，離心，并用乙醇洗滌，烘箱干燥，即得到氨基改性的氨化氧化石墨烯基3D納米顆粒；

3)復合有機分離膜的制備：采用高分子超濾膜為基底膜，將氧化石墨烯基3D納米顆粒分散到多元胺的水相溶液或多元酰氯的油相溶液中，將基底膜在水相溶液中浸泡0.3～2min，取出后去除基底膜過量的水分，再浸泡在多元酰氯的油相溶液中0.5～2min，然后在45～65℃下固化5～30min，去離子水充分漂洗，在空氣中晾干，即得氧化石墨烯基3D納米顆粒改性有機分離膜。