一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法和应用技术

一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，将多孔支撑膜的一侧表面依次在水相溶液、有机相溶液、水相溶液进行界面聚合反应，然后将膜晾干、热反应后用超纯水浸泡制得氧化石墨烯改性纳滤膜。本发明专利技术仅在多孔支撑膜的一侧界面进行聚合反应，能最大限度的生成聚合物有效功能层，提高纳滤膜分离作用，同时简化制备工序，节约了成本；在水相溶液中添加了适量氧化石墨烯(GO)，大大改善了纳滤膜的亲水性能、膜渗透性能以及机械性能，制得的纳滤膜的水接触角降低了18～61％，水通量提高了5～155％，截留率也有所提高；本发明专利技术工艺简单，易操作，制备的氧化石墨烯改性纳滤膜应用在水处理及浸矿尾水离子型稀土的富集回收中。

Preparation and application of graphene oxide modified nanofiltration membrane

A preparation method of graphene oxide modified nanofiltration membrane is introduced. The surface of one side of the porous support membrane is interfacially polymerized in aqueous solution, organic solution and aqueous solution in turn, then the membrane is dried, heated and soaked in ultra-pure water to prepare graphene oxide modified nanofiltration membrane. The invention only carries out polymerization reaction at one side interface of porous support membrane, which can maximize the formation of polymer effective functional layer, improve the separation effect of nanofiltration membrane, simplify the preparation process and save cost; adds appropriate amount of graphene oxide (GO) in aqueous solution, greatly improves the hydrophilic performance, membrane permeability and mechanical performance of nanofiltration membrane, and the water of the nanofiltration membrane is obtained. The contact angle is reduced by 18-61%, the water flux is increased by 5-155%, and the rejection rate is also improved. The process of the present invention is simple and easy to operate, and the prepared graphene oxide modified nanofiltration membrane is applied in water treatment and enrichment and recovery of ionic rare earth in leaching tail water.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法和应用
本专利技术属于纳滤膜制备
，具体涉及一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法。
技术介绍
目前，常用的纳滤膜是聚酰胺纳滤膜，该膜制造工艺复杂、材料价格昂贵，而且截留性能与水通量未同时达到使用效果；再者，纳滤膜在使用的同时会受到膜污染，在定期清洗时水中的余氯会破坏聚酰胺功能层结构，影响纳滤膜的使用寿命。因此，如何提高纳滤膜的亲水性、降低成本并增加其水通量和截留率就成为目前急需解决的问题。《浙江工业大学学报》(2017，06，74-79.)一书中报道了制备氧化石墨烯－聚酰胺(GO-PA)中空纤维复合纳滤膜，具体工艺为：以无水哌嗪为水相，以均苯三甲酰氯的正己烷溶液为有机相，在支撑膜上发生界面聚合反应生成纳滤膜，然后再采用涂覆法将氧化石墨烯引入纳滤膜从而生成氧化石墨烯－聚酰胺(GO-PA)中空纤维复合纳滤膜。虽然该工艺制得的纳滤膜亲水性能和膜渗透性能有所提高，但工艺繁琐，制膜成本高。因此，有必要专利技术一种工艺简单、成本低、亲水性能强、水通量和截留率高的纳滤膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种工艺简单、成本低、亲水性能强、水通量和截留率高的氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，包括下述步骤：(1)配制水相溶液：水相溶液以总质量计，采用2～3.8％有机碱、1.5～2％酸接受剂、0.01～0.08％氧化石墨烯、余量为超纯水；(2)配制有机相溶液：用均苯三甲酰氯配制成质量百分浓度为0.3～0.45％的正己烷有机相溶液；(3)以多孔支撑膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述的基膜上表面反应1-3分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应1-2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应1-2分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜热反应8-12分钟，冷却后放置超纯水浸泡22-26小时晾干，制成氧化石墨烯改性纳滤膜；(7)将经步骤(6)制成的氧化石墨烯改性纳滤膜密封袋存放，使用前用超纯水浸泡2小时。优选的，本专利技术的有机碱为无水哌嗪、壳聚糖(聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖)中的一种或两种按任意比例混合。优选的，本专利技术的酸接受剂为磷酸钠、磷酸氢二钠的一种或两种按任意比例混合。优选的，本专利技术的热反应温度为65-75℃。本专利技术的多孔支撑膜为聚醚砜超滤膜或聚氯乙烯超滤膜。本专利技术的目的是将上述方法制备的氧化石墨烯改性纳滤膜应用在水处理及浸矿尾水离子型稀土的富集回收中。本专利技术得到的氧化石墨烯改性纳滤膜，将多孔支撑膜的一侧表面依次在水相溶液、有机相溶液、水相溶液中进行活性单体界面聚合反应，然后将膜晾干并进行热反应后用超纯水浸泡制得氧化石墨烯改性纳滤膜，与现有技术制备的纳滤膜工艺相比，仅在多孔支撑膜的一侧发生聚合反应，由于水相中添加有机碱、酸接受剂中和了聚合反应过程中所产生的酸，使聚合反应的正常有效进行而且能最大限度的生成有效聚合物有效功能层，提高纳滤膜分离作用，同时简化了制作工序，节约了成本；本专利技术的制备方法中，通过在水相溶液中加入适量氧化石墨烯(GO)，氧化石墨烯参与界面聚合反应进而负载于纳滤膜有效功能层中，使纳滤膜支撑层形成一层纳滤膜功能层，不仅大大提高的纳滤膜的亲水性能，提高了其水通量、截留率和机械性能，与未改性的纳滤膜相比，本专利技术制得的纳滤膜的水接触角降低了18～61％，水通量提高了5～155％，截留率也有所提高；本专利技术工艺简单，易操作，本专利技术的方法制备的氧化石墨烯改性纳滤膜应用在水处理及浸矿尾水离子型稀土的富集回收中。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行完整、清晰的描述，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，包括下述步骤：(1)配制100g水相溶液：水相溶液以总质量计，采用1.5g磷酸钠、1g无水哌嗪、0.01g氧化石墨烯GO，再加入相应质量的超纯水；(2)配制100g有机相溶液：在容器中加入0.25g均苯三甲酰氯，再加入99.75g正己烷，即有机相溶液的配比为0.25wt％均苯三甲酰氯、99.75wt％正己烷；(3)以聚砜超滤膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述的基膜上表面反应1.5分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应1.5分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜在在70℃条件下加热，热反应12分钟，冷却后放置超纯水浸泡22小时晾干，制成氧化石墨烯改性纳滤膜；(7)将经步骤(6)制成的氧化石墨烯改性纳滤膜密封袋存放，使用前用超纯水浸泡2小时。实施例2一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，包括下述步骤：(2)配制100g水相溶液：水相溶液以总质量计，采用1.5g磷酸钠、0.7g无水哌嗪、0.2g壳聚糖、0.04g氧化石墨烯GO，再加入相应质量的超纯水；(2)配制100g有机相溶液：在容器中加入0.3g均苯三甲酰氯，再加入99.7g正己烷，即有机相溶液的配比为0.3wt％均苯三甲酰氯、99.7wt％正己烷；(3)以聚砜超滤膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述的基膜上表面反应1.5分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应1分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜在在68℃条件下加热，热反应8分钟，冷却后放置超纯水浸泡22小时晾干，制成氧化石墨烯改性纳滤膜；(7)将经步骤(6)制成的氧化石墨烯改性纳滤膜密封袋存放，使用前用超纯水浸泡2小时。实施例3一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，包括下述步骤：(3)配制100g水相溶液：水相溶液以总质量计，采用1.2g磷酸钠、0.3g磷酸氢二钠、1g无水哌嗪、0.06g氧化石墨烯GO，再加入相应质量的超纯水；(2)配制100g有机相溶液：在容器中加入0.35g均苯三甲酰氯，再加入99.65g正己烷，即有机相溶液的配比为0.35wt％均苯三甲酰氯、99.65wt％正己烷；(3)以聚砜超滤膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述的基膜上表面反应3分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应2分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜在在65℃条件下加热，热反应10分钟，冷却后放置超纯水浸泡22小时晾干，制成氧化石墨烯改性纳滤膜；(7)将经步骤(6)制成的氧化石墨烯改性纳滤膜密封袋存放，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)配制水相溶液：水相溶液以总质量计，采用2～3.8％有机碱、1.5～2％酸接受剂、0.01～0.08％氧化石墨烯、余量为超纯水；(2)配制有机相溶液：用均苯三甲酰氯配制成质量百分浓度为0.3～0.45％的正己烷有机相溶液；(3)以多孔支撑膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述基膜上表面反应1‑3分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应1‑2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应1‑2分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜热反应8‑12分钟，冷却后放置超纯水浸泡22‑26小时晾干，制成氧化石墨烯改性纳滤膜；(7)将经步骤(6)制成的氧化石墨烯改性纳滤膜密封袋存放，使用前用超纯水浸泡2小时。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯改性纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)配制水相溶液：水相溶液以总质量计，采用2～3.8％有机碱、1.5～2％酸接受剂、0.01～0.08％氧化石墨烯、余量为超纯水；(2)配制有机相溶液：用均苯三甲酰氯配制成质量百分浓度为0.3～0.45％的正己烷有机相溶液；(3)以多孔支撑膜为基膜，将步骤(1)所述的水相溶液浸没所述基膜上表面反应1-3分钟，将多余水相倒出，晾干；(4)将步骤(2)所述的有机相溶液浸没于经步骤(3)基膜的上表面反应1-2分钟后，将多余的有机相溶液倒出，晾干；(5)将步骤(1)所述的水相溶液浸没经步骤(4)的基膜的上表面反应1-2分钟后，将多余水相倒出，晾干；(6)将经步骤(5)的基膜热反应8-12分钟，冷却后放置超纯水浸泡22-26小时晾干，制成氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新冬，代武川，黄万抚，袁佳彬，李睿涵，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36