[發(fā)明專利]一種磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110377469.7
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113061271B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻學(xué)鋒;萬鵬;黃浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L5/08;C08K3/04;C02F1/02;C02F103/08
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

本發(fā)明公布了一種具有光熱轉(zhuǎn)化水處理功能的磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜，它是以磷基石墨烯和甲殼素為原料，經(jīng)過在堿溶體系統(tǒng)中將磷基石墨烯與甲殼素進行包裹結(jié)合，并經(jīng)過凍融技術(shù)溶解，將帶負電的磷基石墨烯與正電甲殼素緊密融合，再刮制成膜，該技術(shù)首次將生物材料甲殼素引入光熱水處理領(lǐng)域，所制備凝膠光熱膜具有高效的光熱水蒸發(fā)性能，可以實現(xiàn)海水淡化和污水處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光熱薄膜領(lǐng)域，具體涉及一種具有光熱水處理功能的磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜及其制備方法和。

背景技術(shù)

水資源是人類生活和自然發(fā)展的基礎(chǔ)元素。水資源的短缺與污染對人類生存，人類健康，社會和經(jīng)濟的發(fā)展有著極大影響。在世界上，各類疾病中有大約10％是由于飲水不衛(wèi)生而導(dǎo)致，每年因飲水不健康而死亡的人數(shù)超千萬。

水資源不僅對人類的生活和健康息息相關(guān)，同時對工業(yè)生產(chǎn)也有著極大影響，隨著對水質(zhì)要求的不斷提高，水處理技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)過程復(fù)雜，成本較高，激發(fā)了新的水處理技術(shù)不斷發(fā)展。

膜技術(shù)作為水處理領(lǐng)域高新技術(shù)具有很多優(yōu)勢，膜技術(shù)具有占地少，處理工藝簡單，出水水質(zhì)好，不需要助劑等優(yōu)勢，逐漸應(yīng)用在各種水處理工藝過程中。普通膜技術(shù)應(yīng)用在水處理中為壓力驅(qū)動膜過程，因此能耗相對較大，近年來，太陽光驅(qū)動水蒸發(fā)相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)為水處理提供了新的思路。因此，開發(fā)具有高效太陽能光熱轉(zhuǎn)化性能的膜材料尤為關(guān)鍵。這種新一代的膜材料應(yīng)用到太陽光驅(qū)動蒸發(fā)體系中可以提高光熱水蒸發(fā)效率，有望替代傳統(tǒng)膜，應(yīng)用于污水處理和海水淡化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中提到的的技術(shù)問題，本發(fā)明目的在于提供一種具有光熱轉(zhuǎn)化水處理功能的磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜的制備方法及應(yīng)用領(lǐng)域，該凝膠光熱膜具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以由毛細管力將水吸收并分散在膜表面。

本發(fā)明第一個方面提供一種磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜的制備方法，以磷基石墨烯和甲殼素為原料，在堿溶體系中磷基石墨烯與甲殼素包裹結(jié)合，經(jīng)過冷凍-解凍過程溶解，將帶負電的磷基石墨烯與帶正電的甲殼素緊密融合，再刮制/涂覆/噴淋成膜，即得。該技術(shù)首次將生物材料甲殼素引入光熱水處理領(lǐng)域，所制備凝膠光熱膜具有高效的光熱水蒸發(fā)性能，可以實現(xiàn)海水淡化和污水處理。需要說明的是，本發(fā)明所使用的磷基石墨烯原料是以授權(quán)專利號為CN 110117006B，專利名稱為“一種高效環(huán)保制備石墨烯材料的方法”制備得到的。

具體的，本發(fā)明提供一種磷基石墨烯甲殼素凝膠光熱膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

1)、將甲殼素和磷基石墨烯混合在堿溶體系中，攪拌獲得懸浮溶液，然后將懸浮液冷凍；

2)、在室溫下將冷凍的固體完全解凍并攪拌形成均勻得到解凍懸浮液，將懸浮液離心除去氣泡和雜質(zhì)，獲得磷基甲殼素溶液；

3)、將步驟2)得到的磷基甲殼素溶液倒在基底上刮制/涂覆/噴淋成膜制成水凝膠薄膜；

4)、將步驟3)制成的含有基底的水凝膠薄膜轉(zhuǎn)移到熱水中浸泡，水凝膠薄膜就從玻璃板上脫離，然后撈膜得到磷基石墨烯甲殼素光熱膜。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，步驟1)中，所述甲殼素、磷基石墨烯和堿溶體系三者之間的質(zhì)量比為(1％～8％)：(0.01％～1.6％)：(5％～41％)。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，步驟1)中，所述堿溶體系為堿溶液，所述堿溶液中氫氧化鉀占堿溶液總重量的2％-15％，氫氧化鋰占堿溶液總重量的1％-6％，尿素占堿溶液總重量的2％-20％，余量為水。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，步驟2)中，所述的冷凍是將懸浮液在-80℃冷凍2h以上；離心條件為0-5℃以400-10000rpm離心3-15分鐘。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，步驟3)中，所述基底選自玻璃板或者PET、PTFE、PP、PVC塑料底板中的一種，所述水凝膠薄膜的厚度為0.1～10mm。