[發明專利]一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710209103.2
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106861465A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 王建強;慈立杰;茆勝
• 申請（專利權）人: 深圳市國創新能源研究院
• 主分類號: B01D71/38
• 分類號: B01D71/38;B01D69/12;B01D61/00;B01D67/00
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技術領域

本發明涉及納濾膜，特別涉及一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜及其制備方法。

背景技術

納濾膜技術作為一種新型膜分離技術在水處理領域、石油、化工、食品、生物與醫藥行業物質的分離、純化和濃縮，工業廢水中有機物的脫除等領域有著廣泛的應用前景。納濾膜的制備方法主要有L－S相轉化法、共混法、荷電化法和復合法，應用最多且有效的制備納濾膜的方法是復合法，其中，界面聚合法是復合法當中應用最為廣泛的方法。界面聚合法制備的納濾膜雖然具有通量高、截留率高等優點，但由于膜表面疏水性、膜表面粗糙度及基膜與功能層相互作用等原因，使納濾膜在抗污染和穩定性等方面存在缺陷，導致膜性能大幅度下降，也縮短了復合膜的使用壽命，嚴重制約了復合納濾膜的應用和發展。

氧化石墨烯(GO)作為石墨烯的重要派生物，它的結構與石墨烯相似，是在一層碳原子構成的二維空間無限延伸的基面上連有含氧基團，如羥基、環氧基、羰基、羧基，環氧基等官能團，這賦予氧化石墨烯親水性好、片層薄、水分子在其片層間運動速度快等特點，可通過調節GO膜片層間隙尺寸實現對溶質的截留，表現出優異的納濾性能。目前，國際上嘗試通過真空抽濾法、浸涂法、旋涂法、噴涂法和層層自組裝法制備氧化石墨烯基膜(例如申請號為201410015796.8的專利申請)，在氣體分離、納濾、滲透汽化等領域開始應用，展現出廣闊的前景。但上述方法制備的氧化石墨烯基膜易損壞、穩定性差、尤其在錯流過濾過程中難以保持膜的完整性。

雖然Mi等(Environ.Sci.Technol.2013,47,3715)通過化學交聯的方法，增加了GO片層與基膜及GO片間的穩定性。但交聯劑的加入使得GO膜的制備過程復雜化，同時使得GO片層間距增大，降低了GO膜的截留性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜，以解決現有技術中氧化石墨烯膜易損壞、且穩定性和完整性差的技術問題，同時提供一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜的制備方法，其制備過程操作簡單，并可獲得性能穩定、不易損壞的氧化石墨烯納濾膜。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案之一如下：

提供了一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜，其包括基膜和作為分離層的氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯膜覆蓋在所述基膜上，所述氧化石墨烯膜上還覆蓋有用于保護所述氧化石墨烯膜的交聯膜，其中，所述交聯膜由聚乙烯醇和交聯劑交聯而成，所述交聯劑為二元醛或馬來酸酐，所述交聯膜具有多孔結構。

上述納濾膜中，在基膜作為支撐的基礎上，將氧化石墨烯膜作為分離層，其具有良好的水通道，水通量高，且氧化石墨烯層間距對離子有良好的截留作用，同時其表面的含氧官能團可增加親水性，進而使膜擁有良好的滲透性。在上述基礎上，增加交聯膜作為保護層，其不影響氧化石墨烯膜的性能發揮，且可提高膜的機械性能，延長膜良好性能的保持時間，使得膜不易損壞，性能穩定，并可長時間維持良好的完整性。

因為以聚乙烯醇制備納濾膜的分離層將提高膜的耐污染性，同時具有很好的耐多種有機溶劑的特性，無毒，機械強度高，物理化學性能穩定，可以形成均勻致密的復合層，具有良好的截留率，所以聚乙烯醇具備的上述良好的分離層功效使之通常用于與交聯劑交聯形成分離層，作為分離層發揮作用(參見專利申請號為201010103083.9的專利申請的背景技術)，因此，在該方面，本領域技術人員的研究重心集中于將聚乙烯醇作為分離層時與基膜的結合改善(再參見專利申請號為201410713475.5的專利申請)。而本發明技術方案，顛覆了上述常規思路，使得聚乙烯醇跳出分離層范圍，將之與氧化石墨烯膜(作為分離層)結合，形成氧化石墨烯的保護層，其具有較好的親水性，且具有多孔結構而不是致密結構，從而保證了在不會影響氧化石墨烯膜性能的同時發揮保護氧化石墨烯膜的作用。

以及，本發明還提供了一種抗污染復合氧化石墨烯納濾膜的制備方法，其包括以下步驟：

采用浸沒沉淀相轉化法制得上述基膜；

在所述基膜上制備上述氧化石墨烯膜；

在所述氧化石墨烯膜上，將聚乙烯醇與上述交聯劑交聯形成不影響氧化石墨烯膜功能的、具有多孔結構的交聯膜，其中交聯劑為二元醛或馬來酸酐。

上述制備方法以增加保護層的方式避免了傳統納濾膜制備工藝對條件的苛刻要求，而且保護層的制備工藝簡單，易于產業化生產，同時由此制得的膜性能優異，可用于氣體分離、滲透汽化、納濾，應用前景廣闊。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：