[發明專利]一種氧化石墨烯定向分離膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710344371.5
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN108854565B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 王愛杰;韓京龍;夏雪;程浩毅;姜雯麗;劉美君;丁養城
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/10;B01D69/04;B01D69/06;B01D69/08;B01D71/02;B01D71/36;B01D71/68;C02F1/44;C02F9/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種氧化石墨烯定向分離膜及其制備方法和應用。該制備方法包括：選取孔徑為0.01～1.0μm的微濾膜作為支撐層；在所述支撐層的表面形成氧化石墨烯功能層；干燥使得所述支撐層和所述氧化石墨烯功能層牢固連接；其中，在所述形成氧化石墨烯功能層的操作中，通過壓力過濾的方法將氧化石墨烯分散液過濾到支撐層的表面，所述氧化石墨烯分散液是通過將四硼酸鈉加入到片徑在0.5μm以下且層數在2～3層的氧化石墨烯溶液得到，其中氧化石墨烯與四硼酸鈉的質量比為1：15～1：25。本發明具有操作簡單可控、氧化石墨烯連接牢固、氧化石墨烯用量少，能結合其他抗污染技術有效控制膜污染、易于擴大化和規模化生產的優勢。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯定向分離膜及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟發展過程中資源、能源壓力日益增大，環境容量的飽和及人們環保觀念的日益增強，水污染問題受重視越來越高，建立低耗、高效的污廢水處理技術，尤其是面向安全回用的污廢水深度處理技術已成為各級環保部門和水務企業的共識。膜分離技術具有分離效率高、工藝操作簡單、可控性強和無二次污染的優點，在污廢水深度處理領域具有廣闊的應用前景。然而，膜分離工藝在實際使用過程中存在運行能耗大、易污染，有機膜耐氧化能力差、無機膜成本過高、濃水處理困難等問題，限制了其大規模應用。因此，開發低成本、抗污染、高穩定性的新型濾膜及其相應的應用技術對于推動膜分離技術的實際應用具有重要意義。

焦化工業、煤制氣工業、制藥、農藥和印染工業在我國工業產值及工業結構中占了重要的地位。焦化廢水、煤制氣廢水、制藥廢水、農藥廢水、印染廢水被認為是典型的難降解工業廢水，這類廢水中常含有苯酚及雜環芳烴、多環芳烴等難降解化合物，還存在氯、氰基、硝基等毒性官能團抑制了微生物的活性，同時污染物分子結構中的芳香酮碳氧雙鍵、偶氮鍵、含氮雜環結構由于其較強的吸電子效應，使其不易被氧化降解，以上這些因素等造成這幾類廢水在處理過程中，污染物生物降解速率低下，二級生物出水水質往往難于達到直排標準，有些甚至難于達到間接排放標準。苯酚、硝基苯、萘、喹啉、蒽醌類及偶氮類物質在生物厭氧好氧降解過程中，中間產物往往會有鄰苯二酚、鄰苯醌、苯醌、苯胺等中間產物，而這些中間產物一少部分易單一自聚合或相互自聚合(如苯醌與苯胺)生成大分子或高分子聚合物，同時活性污泥系統在降解有機物的同時也會分泌蛋白酶、脂多糖，以及自身裂解釋放出肽聚糖、蛋白質等大分子物質，這些大分子聚合物結構更加穩定，極難再被微生物降解。而這些大分子物質如果不妥善的加以處置，在后續的消毒過程中及隨尾水排放到環境中后，易再次發生轉化，生成有毒有害污染物危害環境與人民健康。而如果想進一步處理這些大分子物質，往往需要深度處理工藝。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種氧化石墨烯定向分離膜及其制備方法和應用，以期解決上述現有技術中存在的至少部分技術問題。

為實現上述目的，本發明的一方面提供一種氧化石墨烯定向分離膜的制備方法，包括：

選取孔徑為0.01～1.0μm的微濾膜作為支撐層；

在所述支撐層的表面形成氧化石墨烯功能層；

干燥使得所述支撐層和所述氧化石墨烯功能層牢固連接；

其中，在所述形成氧化石墨烯功能層的操作中，通過壓力過濾的方法將氧化石墨烯分散液過濾到支撐層的表面，所述氧化石墨烯分散液是通過將四硼酸鈉加入到片徑在0.5μm以下且層數在2～3層的氧化石墨烯溶液得到，其中氧化石墨烯與四硼酸鈉的質量比為1：15～1：25。

優選地，其中，所述微濾膜選自平板膜、中空纖維膜、管式膜和陶瓷膜中的任一種。

優選地，其中，所述微濾膜的材料為聚四氟乙烯或聚醚砜。

優選地，通過控制離心速率為15000g～20000g，來篩選出片徑在0.5μm以下、層數在2～3層的氧化石墨烯。