一种基于石墨烯的过滤膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种基于石墨烯的过滤膜及其制备方法与应用，过滤膜包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的至少一个抗菌层和至少一个吸附层，其中，所述至少一个抗菌层和所述至少一个吸附层设有若干个孔，所述至少一个抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述至少一个吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。上述过滤膜具有很好的吸附重金属和杂质以及抑制细菌活性的优点。

A Graphene-based Filtration Membrane and Its Preparation and Application

The present invention relates to a filter membrane based on graphene and its preparation method and application. The filter membrane comprises a porous substrate, at least one antimicrobial layer and at least one adsorption layer on the porous substrate, in which at least one antimicrobial layer and at least one adsorption layer are provided with several holes, and the at least one antimicrobial layer comprises at least one of graphene and graphene oxide. The at least one adsorption layer comprises at least one of graphene, graphene oxide, graphene/metal oxide composite material and graphene/hydroxide composite material. The membrane has the advantages of adsorbing heavy metals and impurities and inhibiting bacterial activity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯的过滤膜及其制备方法与应用
本专利技术属于水过滤
，更具体地说，涉及到一种基于石墨烯的过滤膜及其制备方法与应用。
技术介绍
大多数化工、制药工厂或自来水公司依赖膜分离作为水过滤的主要工艺组成部分。目前，企业通常采用反渗透膜来净化水，反渗透膜可以截留大多数杂质和重金属，但随着净化时间过长，反渗透膜净化的水中会出现细菌，导致净化的水的品质下降，对饮用净化水的人造成身体伤害，或净化的水排到河流中污染水源。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种基于石墨烯的过滤膜及其制备方法与应用，可以提高水的净化效果，同时还能杀菌。为实现上述目的，采用如下技术方案：一种过滤膜，包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的至少一个抗菌层和至少一个吸附层，其中，所述至少一个抗菌层和所述至少一个吸附层设有若干个孔，所述至少一个抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述至少一个吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。在其中一个实施例中，所述金属氧化物包含氧化铝、四氧化三铁、氧化硅、氧化镁和氧化锰的至少一种。在其中一个实施例中，所述氢氧化物包含氢氧化锆、氢氧化铝和氢氧化镁的至少一种。在其中一个实施例中，所述至少一个抗菌层上的若干个孔与所述多孔基底上的孔对齐。在其中一个实施例中，所述至少一个吸附层上若干个孔与所述至少一个抗菌层上若干个孔相互错开。在其中一个实施例中，所述至少一个吸附层位于所述至少一个抗菌层上，或所述至少一个吸附层位于所述多孔基底与所述至少一个所述抗菌层之间。在其中一个实施例中，所述至少一个抗菌层是官能化的。在其中一个实施例中，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述至少一个抗菌层。在其中一个实施例中，所述至少一个吸附层是官能化的。在其中一个实施例中，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述至少一个吸附层。在其中一个实施例中，所述多孔基底包括过滤膜。在其中一个实施例中，所述过滤膜为纳滤膜、反渗透膜和超滤膜的一种。在其中一个实施例中，所述多孔基底包括聚合物、陶瓷和金属中至少一种。一种过滤膜，包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的第一抗菌层；位于所述第一抗菌层上的第一吸附层，其中，所述第一抗菌层和所述第一吸附层设有若干个孔，其中，若干个孔贯穿所述第一抗菌层和所述第一吸附层，所述第一抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述第一吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。在其中一个实施例中，所述多孔基底包括过滤膜。在其中一个实施例中，所述过滤膜为纳滤膜、反渗透膜和超滤膜的一种。在其中一个实施例中，所述多孔基底包括聚合物、陶瓷和金属中至少一种。在其中一个实施例中，所述第一抗菌层是官能化的。在其中一个实施例中，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述第一抗菌层。在其中一个实施例中，所述第一吸附层是官能化的。在其中一个实施例中，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述第一吸附层。本专利技术还提供了一种过滤膜的制备方法，包括步骤：S1、利用抗菌层分散液涂布或浸渍多孔基底；S2、利用吸附层分散液涂布或浸渍S1处理过的基底，干燥得到所述过滤膜。在其中一个实施例中，所述抗菌层分散液中二维材料的质量百分比含量为0.05％-6％。在其中一个实施例中，所述抗菌层分散液中二维材料的质量百分比含量为0.5％-4％。在其中一个实施例中，所述吸附层分散液中二维材料或改性二维材料的质量百分比含量为0.01％-2％。在其中一个实施例中，所述吸附层分散液中二维材料或改性二维材料的质量百分比含量为0.1％-1％。在其中一个实施例中，所述干燥的温度为40℃-60℃，所述干燥的时间为2-120min。在其中一个实施例中，所述干燥的温度为45℃-55℃，所述干燥的时间为20-100min。本专利技术还提供了一种所述的过滤膜或所述的制备方法所得到的过滤膜在物质分离过滤中的应用。本专利技术还提供了一种过滤器，包括：所述的过滤膜或所述的制备方法所得到的过滤膜；壳体，所述壳体具有容纳流体的空腔，所述空腔具有至少一个流体入口和至少一个已过滤的流体出口，所述过滤膜安装在所述空腔内。在其中一个实施例中，所述流体为水溶液。上述过滤膜通过在基底上设有吸附层，该吸附层为石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种，通过上述材料可以很好的吸附重金属和杂质，经过吸附层的水流入抗菌层，该抗菌层为石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，石墨烯或氧化石墨烯利用活性官能团形成锋利的片边缘对细菌造成物理损伤或者生成活性氧簇从而诱发氧化应激反应，破坏微生物活性，从而除去水中的细菌或病毒。附图说明图1为本专利技术公开的过滤膜的示意图；图2为本专利技术公开的过滤器的示意图；数字标注说明：1多孔基底，2抗菌层，3吸附层，4,壳体，41流体入口，42流体出口。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。如图1所示，一种过滤膜，包括：多孔基底1；位于多孔基底1上的至少一个抗菌层2和至少一个吸附层3，其中，至少一个抗菌层2和至少一个吸附层3设有若干个孔，至少一个抗菌层2包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，至少一个吸附层3包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。上述过滤膜通过在基底上设有吸附层，该吸附层为石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种，通过上述材料可以很好的吸附重金属和杂质，经过吸附层的水流入抗菌层，该抗菌层为石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，石墨烯或氧化石墨烯利用活性官能团形成锋利的片边缘对细菌造成物理损伤或者生成活性氧簇从而诱发氧化应激反应，破坏微生物活性，从而除去水中的细菌或病毒。可选地，金属氧化物包含氧化铝、四氧化三铁、氧化硅、氧化镁和氧化锰的至少一种。在本实施例中，金属氧化物优选为氧化铝。可选地，氢氧化物包含氢氧化锆、氢氧化铝和氢氧化镁的至少一种。在本实施例中，氢氧化物优选为氢氧化镁。在一个优选实施例中，至少一个抗菌层2上的若干个孔与多孔基底1上的孔对齐。这样可以保证流体的流量能够比较大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.过滤膜，其特征在于，包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的至少一个抗菌层和至少一个吸附层，其中，所述至少一个抗菌层和所述至少一个吸附层设有若干个孔，所述至少一个抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述至少一个吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。

【技术特征摘要】
1.过滤膜，其特征在于，包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的至少一个抗菌层和至少一个吸附层，其中，所述至少一个抗菌层和所述至少一个吸附层设有若干个孔，所述至少一个抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述至少一个吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。2.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述金属氧化物包含氧化铝、四氧化三铁、氧化硅、氧化镁和氧化锰的至少一种。3.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述氢氧化物包含氢氧化锆、氢氧化铝和氢氧化镁的至少一种。4.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述至少一个抗菌层上的若干个孔与所述多孔基底上的孔对齐。5.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在在于，所述至少一个吸附层上若干个孔与所述至少一个抗菌层上若干个孔相互错开。6.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述至少一个吸附层位于所述至少一个抗菌层上，或所述至少一个吸附层位于所述多孔基底与所述至少一个所述抗菌层之间。7.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述至少一个抗菌层是官能化的。8.根据权利要求7所述的过滤膜，其特征在于，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述至少一个抗菌层。9.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述至少一个吸附层是官能化的。10.根据权利要求9所述的过滤膜，其特征在于，其中C-OH、O＝C-OH和C-O的至少一种官能化所述至少一个吸附层。11.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述多孔基底包括过滤膜。12.根据权利要求11所述的过滤膜，其特征在于，所述过滤膜为纳滤膜、反渗透膜和超滤膜的一种。13.根据权利要求1所述的过滤膜，其特征在于，所述多孔基底包括聚合物、陶瓷和金属中至少一种。14.过滤膜，其特征在于，包括：多孔基底；位于所述多孔基底上的第一抗菌层；位于所述第一抗菌层上的第一吸附层，其中，所述第一抗菌层和所述第一吸附层设有若干个孔，其中，若干个孔贯穿所述第一抗菌层和所述第一吸附层，所述第一抗菌层包含石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，所述第一吸附层包含石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯/金属氧化物复合材料和石墨烯/氢氧化物复合材料的至少一种。15.根据权利要求14...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立春，杨胜祥，赵艺淳，
申请(专利权)人：广西中医药大学，
类型：发明
国别省市：广西,45