[發明專利]一種光照增強油水分離性能的氧化石墨烯-半導體復合膜

在審

• 申請號: 201810059186.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108014653A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 徐超;王晨;龍金林;員汝勝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01D69/14
• 分類號: B01D69/14;B01D69/02;B01D71/02;B01D67/00;C02F1/30;C02F1/44;C02F1/40
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林文弘

本發明公開了一種光照可增強油水分離性能的氧化石墨烯?半導體粒子復合分離膜的制備方法和應用，屬于材料制備和環境凈化技術領域。本發明將氧化石墨烯和TiO2@Ag復合物用于制備油水分離膜，結合了石墨烯基膜分離功能和半導體光催化技術。氧化石墨烯?半導體復合膜材料具有很好的油水分離性能；并且通過光照激發膜中半導體材料，可進一步改善膜的清水疏油性，提高了復合膜的油水分離效率。本發明制備方法簡單，原料廉價易得，調節容易，有利于大規模的工業生產，且在光照條件下，可進一步提高膜的油水分離效率，具備顯著的經濟和社會效益。

技術領域

本發明屬于材料制備和環境治理中的膜分離和光催化技術領域，具體涉及一種光照增強油水分離性能的石墨烯-半導體粒子復合分離膜及其制備方法和應用。

背景技術

原油在開采、運輸和存儲過程中的泄漏，工業和生活含油污水的排放等對環境和生態平衡帶來很大的危害，這些含油污水的凈化，使得油水分離技術越來越受到人們的關注。

在油水處理的方法中，膜分離作為一種極具發展潛力的水處理技術，因其產水水質好、效率高、占地少、低能耗等優點，在油水分離處理領域具有許多無可比擬的優勢。石墨烯及其衍生物具有很好的成膜性，能夠被很好地加工組裝成膜材料，并且最近的研究也表明基于石墨烯的膜在油水分離上也顯示出優異的性能。

傳統的氧化石墨烯堆砌膜材料會形成特殊的二維納米通道而具備優異的分離性能。然而，這種二維納米通道通常較窄且滲透性能也相對較差，這限制了氧化石墨烯膜在廢水處理，特別是油水分離領域的應用。通過在氧化石墨烯片的表面負載粒子，并將復合片組裝成膜材料，可在氧化石墨烯片與片之間的二維通道上引入剛性粒子，從而可以拓寬堆砌的二維通道，提高過濾滲透的性能。另一方面，光催化技術是一種高效、綠色和適用范圍廣的水污染治理技術。特別是光催化劑在光照激發下產生親水物種，能夠有效地提高材料表面的親水疏油性。

因此，如果在氧化石墨烯膜中引入半導體光催化劑，不僅可以提高膜材料的滲透性能，而且光照下增強的清水疏油性，也可能進一步提高復合膜材料的油水分離性能。這對基于石墨烯濾膜在油水分離領域的應用和推廣將有重大的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在光照下可增強油水分離性能的氧化石墨烯-半導體粒子復合分離膜及其制備方法和應用。本發明制得的氧化石墨烯-半導體粒子復合分離膜，同時結合了氧化石墨烯膜過濾分離的特性以及半導體材料的光催化技術。并且，復合膜材料的制備方法簡單，原料廉價易得，調節容易，有利于大規模的工業生產，具備顯著的經濟和社會效益。

為實現上述目的，本發明采用技術方案：

一種光照增強油水分離性能的石墨烯-半導體粒子復合分離膜，其制備方法包括以下步驟：

（1）半導體粒子為負載不同量銀的TiO2（P25），其制備方法是將硝酸銀溶液和TiO2分散在乙醇溶液中，通過光照還原形成TiO2@Agx%，Ag的負載量為x%= 0.1～1.0 w/w %。

（2）將合成的半導體粒子與氧化石墨烯按照一定的比例（氧化石墨烯與TiO2@Ag粒子的質量比為1:5～1：10）在溶液中復合，形成懸浮液；

（3）在過濾器中墊上濾膜，每平方米過濾面積加入含有0.1～2.0 g氧化石墨烯的復合懸浮液；

（4）在負壓的條件下對氧化石墨烯-半導體粒子懸浮液進行抽濾，形成氧化石墨烯-半導體粒子復合膜。

如上所述的氧化石墨烯-半導體粒子復合油水分離膜用于光照下油水分離，包括以下步驟：