一种超薄复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以石墨烯量子点为中间层的超薄复合膜及其制备方法；所述的以石墨烯量子点为中间层的超薄复合膜的制备步骤包括添加石墨烯量子点中间层步骤、界面聚合反应步骤、化学交联步骤和溶剂活化步骤；本发明专利技术通过添加石墨烯量子点中间层，显著地提高了膜的分离性能；所述的石墨烯量子点由于具有大量羟基和羧基，可以增加基膜的亲水性，减小孔径，有利于界面聚合反应，从而有效提高膜的分离性能；本发明专利技术制备工艺简单，在有机溶液体系分离领域具有很好的应用前景。

A Ultrathin Composite Film and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种超薄复合膜及其制备方法
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种超薄复合膜及其制备方法。
技术介绍
海水淡化膜技术可去除溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等，具有使用压力低、产水量大、便于操作的特点，其涉及到的膜有反渗透和纳滤膜等。反渗透膜是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。纳滤(NF)是一种介于超滤(UF)和反渗透(RO)之间的膜分离技术，又被称为“疏松型反渗透”，与超滤和反渗透相同，纳滤膜也是以压力驱动的膜分离技术。水溶液体系应用的纳滤膜的出现填补了超滤膜和反渗透膜之间的不足，对不同价态的离子表现出了良好的选择透过性，对二价离子、多价离子和分子量大于200Da的有机物有较好的脱除效果。通过对海水淡化中所需的反渗透膜元件和纳滤膜元件的开发和产业化，其成果也可广泛应用于地表水净化处理、特种分离、废水处理、城市中水或污水再生回用等领域，影响范围远比海水淡化要广阔得多，市场需求量也更大。纳滤主要应用集中在水溶液体系，对不同价态的离子表现出了良好的选择透过性，对二价离子、多价离子和分子量大于200Da的有机物有较好的脱除效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄复合膜，通过在超滤或微滤基膜表面沉积一层纳米材料中间层、再经过界面聚合在纳米中间层上形成一层分离皮层制得，其特征在于，所述的纳米材料中间层由石墨烯量子点(GQDs)构成；所述的GQDs包括氨基化石墨烯量子点；所述的GQDs的平均片径小于或等于30nm；优选的，所述的GQDs的平均片径小于或等于20nm；更优选的，所述的GQDs的平均片径小于或等于10nm；所述的GQDs的平均厚度小于或等于5nm；优选的，所述的GQDs的平均厚度小于或等于2nm；所述的GQDs纳米材料中间层通过如下方法修饰到基膜上：先将基膜与表面修饰剂溶液接触10s～30min后，去掉表面残留的表面修饰剂溶液，并晾...

【技术特征摘要】
1.一种超薄复合膜，通过在超滤或微滤基膜表面沉积一层纳米材料中间层、再经过界面聚合在纳米中间层上形成一层分离皮层制得，其特征在于，所述的纳米材料中间层由石墨烯量子点(GQDs)构成；所述的GQDs包括氨基化石墨烯量子点；所述的GQDs的平均片径小于或等于30nm；优选的，所述的GQDs的平均片径小于或等于20nm；更优选的，所述的GQDs的平均片径小于或等于10nm；所述的GQDs的平均厚度小于或等于5nm；优选的，所述的GQDs的平均厚度小于或等于2nm；所述的GQDs纳米材料中间层通过如下方法修饰到基膜上：先将基膜与表面修饰剂溶液接触10s～30min后，去掉表面残留的表面修饰剂溶液，并晾干后，再与GQDs悬浮液充分接触1～300s，去除表面多余的GQDs悬浮液，再晾干，GQDs纳米材料中间层即修饰到基膜上；优选的，所述的表面修饰剂包括聚乙烯亚胺；所述的GQDs悬浮液为水溶液，其中GQDs的浓度为1～500mg/L；所述的GQDs纳米材料中间层的平均厚度小于10nm；优选的，所述的GQDs纳米材料中间层的平均厚度小于5nm；所述的分离皮层的平均厚度小于30nm，平均粗糙度小于2nm。2.根据权利要求1所述的一种超薄复合膜，其特征在于，所述的GQDs纳米材料中间层和所述的分离层之间通过范德华作用力或氢键或共价键连接。3.根据权利要求1所述的一种超薄复合膜，其特征在于，所述的分离皮层为聚酰胺。4.根据权利要求1所述的一种超薄复合膜，其特征在于，所述的一种超薄复合膜为耐溶剂复合膜；所述的基膜含有能与脂肪族多元胺化合物或芳香多元胺化合物发生交联反应的酰亚胺基团；所述的基膜和所述的GQDs纳米材料中间层之间通过共价键连接；所述的GQDs纳米材料中间层和所述的分离层之间通过共价键连接；所述的界面聚合之后的超薄复合膜利用脂肪族多元胺化合物或芳香多元胺化合物进行整体交联；所述的整体交联之后的膜再通过极性非质子型溶剂活化处理。5.根据权利要求2所述的一种超薄复合膜，其特征在于，所述的超薄复合膜在25℃和跨膜压差1.0MPa下，对100mg·L-1罗丹明B乙醇溶液中的罗丹明B的截留率大于98％，通量大于40L·m-2·h-1，所述罗丹明B的分子量为479道尔顿。6.一种超薄复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将基膜表面与表面修饰剂溶液接触10s～30min后，去除基膜表面残留的表面修饰剂溶液，将基膜晾干，再与GQDs悬浮液充分接触1～300s后，去除基膜表面多余的GQDs悬浮液，晾干，得到修饰后的基膜；步骤二：将步骤一得到的修饰后的基膜表面与含有芳香二胺化合物的水相单体溶液充分接触1s～120s后，去除膜表面的水相单体溶液并晾干；将晾干后的膜表面与含有芳香族多元酰氯的第一有机溶剂的溶液充分接触1s～120s后，去除膜表面的有机相单体溶液，将膜在一定温度下热处理10s～300s后，在干燥的环境中冷却至室温，得到含有GQDs中间层的杂化复合膜。7.根据权利要求6所述的一种超薄复合膜的制备方法，其特征在于，所述的超薄复合膜还经过如下处理步骤：步骤三：将权利要求6所述的含有GQDs中间层的杂化复合膜经过一定温度的交联剂溶液交联一定时间后，用第二有机溶剂冲洗膜面，即得到含有GQDs中间层的交联杂化复合膜；步骤四：将步骤三的含有GQDs中间层...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏保卫，梁懿之，李树轩，李灿，张金苗，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37