[發明專利]一種季胺化氧化石墨烯復合納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710134251.2
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106861449B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 高學理;王小娟
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

1.一種季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)胺基化氧化石墨烯溶液的制備：將胺基化試劑均勻分散在氧化石墨烯溶液中，調節反應溫度，制得胺基化氧化石墨烯溶液；所述胺基化試劑需同時含有伯胺和叔胺官能團，伯胺與氧化石墨烯中的環氧開環發生親核取代反應，從而將弱電性的叔胺基官能團引入到氧化石墨烯片層上；

(2)壓力輔助過濾法制備胺基化氧化石墨烯復合納濾膜：以高分子聚合物超濾膜為基膜，將步驟(1)制備的胺基化氧化石墨烯溶液過濾在超濾基膜上，制備功能層為胺基化氧化石墨烯的復合納濾膜；

(3)交聯法制備季胺化氧化石墨烯復合納濾膜：將步驟(2)中已經制備好的胺基化氧化石墨烯復合納濾膜浸泡在交聯劑溶液中反應，調節反應溫度，原位反應制得季胺化氧化石墨烯復合納濾膜；交聯劑溶液中溶質結構式為X-CH2-R-CH2-X，其中X為鹵素原子，R為任意有機結構式。

2.根據權利要求1所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)胺基化氧化石墨烯溶液的制備：將胺基化試劑均勻分散在氧化石墨烯溶液中，調節反應溫度為20～50℃、溶液pH為8～10，在氮氣保護下，制得胺基化氧化石墨烯溶液；

(2)壓力輔助過濾法制備胺基化氧化石墨烯復合納濾膜：將步驟(1)制備的胺基化氧化石墨烯溶液在0.1～0.4MPa靜態壓力下不斷推動胺基化氧化石墨烯溶液使得溶劑分子透過高分子聚合物超濾膜，制備濕潤的功能層為胺基化氧化石墨烯的復合納濾膜，然后將胺基化氧化石墨烯復合納濾膜置于25～50℃真空干燥箱中干燥0.5～2h；

(3)交聯法制備季胺化氧化石墨烯復合納濾膜：將步驟(2)中已經制備好的胺基化氧化石墨烯復合納濾膜浸泡在交聯劑溶液中反應，置于20～50℃真空干燥箱中交聯6～24h，原位反應制得季胺化氧化石墨烯復合納濾膜，將其用甲醇清洗，再于去離子水中浸泡24h，每隔6h換一次水。

3.根據權利要求1或2所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液濃度為0.001-1g/L。

4.根據權利要求3所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，氧化石墨烯溶液制備方法為：稱取一定量的改性Hummers法制備得到的氧化石墨粉末置于極性溶劑中超聲分散2～5h，離心后取上清液，得到氧化石墨烯溶液。

5.根據權利要求4所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中胺基化試劑與氧化石墨烯的質量比為(10～15)：1、(13～20):1或者(20～30):1。

6.根據權利要求5所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，胺基化試劑為N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺和N,N-二丁基乙二胺中的一種。

7.根據權利要求6任意項所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中每平方米超濾膜過濾0.1～10g胺基化氧化石墨烯；極性溶劑為對基膜無溶解作用的水或醇類。

8.根據權利要求7所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，交聯劑溶液為對二芐氯的正庚烷溶液，對二芐氯的乙醇溶液和對二芐氯的甲醇溶液中的一種。

9.根據權利要求8所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法，其特征在于，所述超濾膜材料為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素類、聚胺酯、聚氯乙烯、聚己內酰胺和聚呋喃醇中的任一種，所述高分子聚合物超濾膜相對截留分子量為5000～8000。

10.權利要求9所述的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜的制備方法制備的季胺化氧化石墨烯復合納濾膜用于高價陽離子含量高的電鍍廢水、印染廢水的處理。