[發明專利]一種含氧化石墨烯的無機復合分離膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010145940.5
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111420564B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 韋江;陳楚龍
• 申請（專利權）人: 浙江美易膜科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00;B01D71/02
• 代理公司: 北京智乾知識產權代理事務所(普通合伙) 11552
• 代理人: 劉瑩瑩

本發明屬于無機復合膜材料技術領域，具體涉及一種含氧化石墨烯的無機復合分離膜，并進一步公開其制備方法與應用。本發明所述無機復合分離膜，以多孔不銹鋼膜或多孔陶瓷膜作為支撐膜材料，并在所述支撐膜的表面形成含有氧化石墨烯和金屬氧化物納米顆粒的分離層，通過煅燒處理形成穩定的分離層。本發明同時提出了避免在煅燒過程中產生裂縫的方法，氧化石墨烯的添加有助于提高整個復合膜的通量，制得的復合分離膜具有高通量、高截留、抗污染、機械性能良好等優點，可滿足水處理、生物制藥、化工、食品、環保等領域的性能要求。

技術領域

本發明屬于無機復合膜材料技術領域，具體涉及一種含氧化石墨烯的無機復合分離膜，并進一步公開其制備方法與應用。

背景技術

膜分離技術是一項新型高效分離技術，具有在常溫下操作，營養成分損失少、設備簡單、操作方便、無相變、不產生化學變化、選擇性強、分離效率高和節省能源等優點。按照膜孔徑的大小，膜分離技術可以進一步細分為微濾、超濾、納濾、反滲透技術等；按照膜材料的差異，分離膜則主要包括無機膜與有機膜。其中，無機膜與有機膜相比具有很多優勢，比如耐溶劑、酸堿、耐高溫、孔徑分布均勻、機械性能好等；同時，由于無機膜具有更好的高溫穩定性，可與催化反應集成制成膜催化反應器，也使無機膜具有更廣泛的應用領域。

現有技術中，氧化石墨烯由于其具有石墨烯的單層蜂窩狀六角平面結構以及大量親水功能性基團，并具有良好的分散性、親水性和與聚合物的兼容性，被認為是性能優越的膜材料。但是，氧化石墨烯膜材料一般需要有支撐材料才能形成機械性能穩定的膜產品。而現有技術中制備氧化石墨烯分離膜的方法多通過層層吸附、涂覆或者過濾法在支撐層上形成含氧化石墨烯的分離層，這些方法存在均勻性和穩定性方面的不足。

中國專利CN110038436A公開了一種二氧化鈦氧化石墨烯聚乙二醇復合陶瓷納濾膜，其首先通過溶膠-凝膠法原位合成并制得二氧化鈦/氧化石墨烯水溶液，然后將其與聚乙二醇水溶液在經強堿活化陶瓷膜的表面上通過層層自組裝形成有機功能層，即得所述二氧化鈦氧化石墨烯聚乙二醇復合陶瓷納濾膜。該方案通過在氧化石墨烯上負載二氧化鈦能夠增加膜層的親水性能，提高膜層的通量，從而增強膜層的抗污染能力。但相同的，其氧化石墨烯膜與作為支撐層的陶瓷膜之間依然存在著結合力不強的問題，進而導致整個復合分離膜的穩定性并不理想。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種含氧化石墨烯的無機復合分離膜，以解決現有技術中氧化石墨烯分離層穩定性不理想的問題；

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供上述含氧化石墨烯的無機復合分離膜的制備方法，該方法通過吸附及煅燒的方式形成含氧化石墨烯的無機復合膜，使得由氧化石墨烯和氧化鈦組成的分離層與支撐膜之間形成結合強度良好的復合膜。

本發明所要解決的第三個技術問題在于提供上述含氧化石墨烯的無機復合分離膜的應用。

為解決上述技術問題，本發明所述的制備含氧化石墨烯的無機復合分離膜的方法，包括如下步驟：

(1)將納米氧化石墨烯和納米金屬氧化物顆粒分散于有機胺水溶液中，得到包覆液，備用；

(2)將支撐膜材料浸漬入所述包覆液中進行浸漬吸附，干燥后得到吸附有納米氧化石墨烯和納米氧化鈦顆粒的膜材料坯體；

(3)將得到的膜材料坯體浸漬于聚乙烯醇水溶液中進行浸漬吸附，干燥后得到膜材料包覆坯體；

(4)將得到的膜材料包覆坯體進行煅燒處理，即得。

具體的，所述步驟(1)中，所述有機胺包括多元胺、脂肪族多官能胺或多元醇胺中的一種或多種的混合物。