[發明專利]微孔陶瓷基材表面可控修飾制備的復合膜及其制備方法與在造紙廢水處理中的應用

在審

• 申請號: 201710207413.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106861453A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 武書彬;焦東;趙金琴;程皓;趙媛媛;王文平;萬金泉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44;C02F103/28;C02F101/12;C02F101/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于膜分離技術和環境保護技術領域，具體涉及微孔陶瓷基材表面可控修飾制備的復合膜及其制備方法與在造紙廢水處理中的應用。

背景技術

造紙企業不僅是用水大戶，也是我國工業廢水的重要來源之一。目前，一級物化處理、二級生化處理和高級氧化處理的組合是造紙廢水的主要處理方法(萬金泉.當代制漿造紙廢水深度處理技術與實踐[J].中華紙業,2011,32(3):18-23.)。處理后，雖能達到排放標準，但因水中各種無機離子含量高，使其無法達到回用于生產過程的要求。因此，研究更加先進、節能和環保的水處理技術具有重要的意義。

納濾(NF)、反滲透(RO)膜分離技術因效率高、能耗低和獨特的脫鹽能力，被認為是最具發展潛力的水處理方法。目前，通用的納濾、反滲透膜材料主要有三類：醋酸纖維素類，線性聚酰胺類以及芳香聚酰胺類(孫大雷,葉嘉輝,洪展鵬,等.反滲透海水淡化復合膜研究進展[J].離子交換與吸附,2016,32(1):87-96.)。其中，聚酰胺類復合膜(TFC)因具有良好的分離性能及優異的機械穩定性等特點，已成為目前市場上廣泛應用的膜(Liu J,Xie L,Wang Z,et al.Dual-stage nanofiltration seawater desalination:water quality,scaling and energy consumption[J].Desalination and Water Treatment,2014,52(1-3):134-144.)。但TFC膜也存在嚴重的不足，如耐氯性、抗污染和抗結垢性差(Elimelech M,Phillip W A.The future of seawater desalination:energy,technology,and the environment[J].science,2011,333(6043):712-717)。此外，TFC膜通過界面聚合法制備，難以對膜結構進行調控(Hu M,Mi B.Enabling graphene oxide nanosheets as water separation membranes[J].Environmental science&technology,2013,47(8):3715-3723)。為了解決上述問題，研究新型膜材料極為必要。

自2004年石墨烯(graphene)被發現以來，由于其獨特的二維結構和優良的機械、電子和光學等特性而受到廣泛關注與研究。氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是石墨烯的一種常見衍生物，其表面和邊緣具有大量的羥基、羧基及環氧基等含氧官能團，具有良好的化學穩定性，較強的親水性能和優異的抗污染能力。GO能很好的在載體上形成由GO單原子薄片堆疊的層狀分離膜，在氣體分離及海水淡化中已有較多研究(Robinson J T,Perkins F K,Snow E S,et al.Reduced graphene oxide molecular sensors.Nano Lett,2008,8:3137–3140)。但是關于氧化石墨烯膜在廢水處理，尤其在造紙廢水深度處理中的應用很少。

石墨烯的發現激發了人們對二維層狀材料研究的熱情，其中具有較大表面積和較薄厚度的二硫化鉬由于優異的化學、電學及光學性能使其在場效應晶體管、光電器件、氣體傳感器、潤滑劑和超級電容器等領域有較多的研究。此外，二硫化鉬具有優良的彈性和柔韌性，是一種有前景的功能膜材料(Castellanos‐Gomez A,Poot M,Steele G A,et al.Elastic properties of freely suspended MoS2 nanosheets[J].Advanced Materials,2012,24(6):772-775.)。但是，目前除了GO，關于其他二維無機納米材料制備分離膜的報道極少，其也主要是在單層材料上引入納米孔或模擬理論計算，而關于二維硫化鉬納米片堆疊形成層狀分離膜的研究還沒有相關報道。

本發明則提出一種微孔陶瓷基表面可控修飾及復合膜的制備方法。在陶瓷基底上復合二維層狀材料氧化石墨烯/二硫化鉬，制備具有脫鹽能力的復合分離膜。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種微孔陶瓷基材表面可控修飾制備的復合膜及其制備方法與在造紙廢水處理中的應用，該制備方法經濟、簡單。

本發明的目的通過下述技術方案實現。

一種微孔陶瓷基材表面可控修飾制備復合膜的方法，包括如下步驟：