[發(fā)明專利]聚合物石墨烯復(fù)合過濾膜、其制造方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810336264.2
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN110354700B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝奕舟;陳劍豪;王天戌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州墨羲科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/56
• 分類號(hào): B01D71/56;B01D71/16;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種聚合物石墨烯復(fù)合過濾膜，包括三維石墨烯基體、嵌于所述三維石墨烯基體中的聚合物、嵌于所述聚合物中的多個(gè)納米顆粒、納米纖維和/或依附于聚合物上的至少一層薄膜。該聚合物石墨烯復(fù)合過濾膜將聚合物過濾材料與石墨烯材料結(jié)合在一起，通過三維石墨烯對聚合物材料結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行擴(kuò)展，極大的改善了過濾膜的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及聚合物石墨烯復(fù)合過濾膜、其制造方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯(Graphene)是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

目前，石墨烯在諸多方面存在非常有前景的應(yīng)用，但在實(shí)用化過程中也存在諸多待解決的技術(shù)問題。

過濾膜主要分超濾膜、納濾膜和反滲透膜

超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.01微米以下的微孔過濾膜。在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓(原子質(zhì)量單位)、粒徑大于10納米的顆粒。

納濾膜孔徑在1nm以上，一般1-2nm。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過的一種功能性的半透膜。它截留有機(jī)物的分子量大約為150一500左右，截留溶解性鹽的能力為2-98％之間，對單價(jià)陰離子鹽溶液的脫鹽低于高價(jià)陰離子鹽溶液。被用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。

反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種聚合物石墨烯復(fù)合過濾膜，包括三維石墨烯基體、所述三維石墨烯基體上的聚合物和依附于所述聚合物上的多個(gè)納米顆粒、納米纖維和/或至少一層薄膜，其中的三維石墨烯基體、聚合物、納米顆粒、納米纖維不需要同步制備，其中的三維石墨烯基體有多孔結(jié)構(gòu)，平均孔道直徑為10nm～100nm，聚合物的平均尺寸為5nm～100nm，完全或部分填充三維石墨烯基體中的孔，聚合物為多孔結(jié)構(gòu)，平均孔道直徑為0.5nm～5nm，還包括活化步驟，通過所述活化步驟，在石墨烯和/或聚合物上形成大量微孔，尺寸為0.5～2nm。

在一種實(shí)施方式中，例如，所述多個(gè)納米顆粒、納米纖維嵌于所述聚合物中，所述至少一層薄膜包覆所述多個(gè)納米顆粒、納米纖維及所述聚合物。

在一種實(shí)施方式中，例如，所述多個(gè)納米顆粒、納米纖維中的至少一部分嵌于所述聚合物中，所述至少一層薄膜的最外層薄膜包覆所述多個(gè)納米顆粒、所述聚合物及其它層薄膜。

在一種實(shí)施方式中，例如，所述三維石墨烯包括無規(guī)則地聚集在一起的若干片多層石墨烯和/或單層石墨烯。

在一種實(shí)施方式中，例如，在所述若干片多層石墨烯中，每一片石墨烯的碳原子層數(shù)為3～6層。

在一種實(shí)施方式中，例如，所述納米顆粒、納米纖維尺寸為優(yōu)選2～30nm。

在一種實(shí)施方式中，例如，所述嵌于三維石墨烯基體的聚合物包括導(dǎo)電聚合物、醋酸纖維素，脂肪族聚酰胺聚合物、芳香族聚酰胺聚合物。