一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，该方法为：配制纳米石墨烯分散剂，将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜在纳米石墨烯分散剂和十二烷基苯磺酸钠的混合溶液中浸没停留后取出烘干，得到活性纳米石墨烯基膜，然后进行水相浸渍、油相浸渍、后处理，得到聚四氟乙烯复合纳滤膜。本发明专利技术的亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法利用聚四氟乙烯微孔膜具有高强度、无需额外支撑层的特点，制膜工艺相对简单，利用聚四氟乙烯微孔膜独特的结点‑原纤微孔结构，大大提高了基膜与纳滤改性层之间的结合强度，从而提高了复合纳滤膜的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法
本专利技术涉及膜分离
，具体来说，涉及一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法。
技术介绍
目前的纳滤复合膜中，基本都是采用聚砜、聚丙烯、聚偏氟乙烯等聚合物作为基膜，辅以无纺布作为支撑层，外加改性层组成。例如中国专利CN103223300A公开了一种中空纤维型复合纳滤膜的制备方法，该复合膜由中空纤维微孔基膜、聚砜过渡层和聚酰胺复合层组成。但由于这些聚合物基膜基本都是疏水性的，复合纳滤膜的复合层都是亲水性的，如何加强疏水性基膜与亲水性复合层之间的结合强度是复合纳滤膜的重要研究方向之一。中国专利CN02580585A公开了一种耐污染低压纳滤膜的制备方法，具体公开了在聚丙烯腈基膜上接枝改性两性离子共聚物，再复合聚酰胺功能层，该方法涉及到两性离子共聚物的制备，工序比较复杂。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，能够克服现有技术的上述不足。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：（1）纳米石墨烯分散剂的配制：将纳米石墨烯粉体分散到10mLN-甲基吡咯烷酮中，超声震荡后制得石墨烯分散液，在石墨烯分散液中加入80wt％的N-甲基吡咯烷酮水溶液稀释到30mL，加入0.026mgN-甲基邻氨基苯甲酸甲酯，50℃保温3h后得到纳米石墨烯分散剂，室温冷却备用；（2）纳米石墨烯分散剂活化：将0.2wt%～3wt%的纳米石墨烯分散剂水溶液和0.1wt％～4.0wt％的十二烷基苯磺酸钠水溶液按体积比为1:10混合超声分散后将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜浸没停留5min～12h，取出烘干，得到活性纳米石墨烯基膜；（3）水相浸渍：将步骤（2）所述的活性纳米石墨烯基膜浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出置于空气中晾干，得到中间膜一；（4）油相浸渍：将步骤（3）所述的中间膜一浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜二；（5）水相浸渍：将步骤（4）所述的中间膜二浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出晾干，得到中间膜三；（6）油相浸渍：将步骤（5）所述的中间膜三浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜四；（7）后处理：用去离子水冲洗步骤（6）所述的中间膜四，然后将中间膜四置入30～100℃的干燥箱中，停留5～40min，取出得到聚四氟乙烯复合纳滤膜。优选地，所述聚四氟乙烯微孔膜为聚四氟乙烯平板膜或聚四氟乙烯中空纤维膜。优选地，所述胺类单体为哌嗪、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、乙二胺、己二胺、三乙胺、邻苯二甲胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺、甲基二乙醇胺中的一种或两种（以任意比例混合）。优选地，所述酰氯类单体为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯和邻苯二甲酰氯中的一种或两种（以任意比例混合）。优选地，所述有机溶剂为正己烷、甲苯、正辛烷、乙酸乙酯、异辛烷、正庚烷中的一种。优选地，所述纳米石墨烯粉体材料的纯度＞99.5wt%，厚度为4-20nm，层数＜30，直径为5-10μm。优选地，步骤（1）中分散到10mLN-甲基吡咯烷酮中的纳米石墨烯粉体的质量为5-10g。优选地，步骤（1）中超声震荡的时间为2h。优选地，步骤（2）中超声分散的时间0.5h。优选地，步骤（2）中烘干温度为60℃，烘干时间为2h。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术的亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法采用聚四氟乙烯(PTFE)作为基膜，PTFE在现有膜材料中强度最高，因此无需无纺布等作为额外的支撑层，从而使得制备工艺相对简单；PTFE为强疏水性材料，本专利技术对PTFE微孔膜进行活化的工艺也比较简单；（2）由于PTFE具有耐强酸强碱腐蚀、耐高温的独特性能，本专利技术的制备方法制备的复合纳滤膜可用于强酸强碱、高温等苛刻环境废水的处理，填补了现有纳滤膜的应用空白；（3）本专利技术的亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法利用PTFE特有的丰富的结点-原纤孔结构进行纳滤改性，利用结点～原纤的微孔结构进行物理缠结作用，从而大幅提高了PTFE微孔基膜与纳滤改性层之间的结合强度，进而大幅提高了PTFE复合纳滤膜的性能，拥有较高的分离选择性(硫酸镁的截留率＞96％)。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例所述的纳米石墨烯分散剂配制的流程图；图2是根据本专利技术实施例所述的亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：(1)纳米石墨烯分散剂配制：如图1所示，取15g纳米石墨烯粉体（纯度：＞99.5wt%，厚度：4-20nm，层数：＜30，直径：5-10μm），将其分散到10mLN-甲基吡咯烷酮中，超声震荡2h后制得石墨烯分散液，加入80wt％N-甲基吡咯烷酮的水溶液，稀释到30mL，加入0.026mgN-甲基邻氨基苯甲酸甲酯，50℃保温3h后，室温冷却备用；(2)纳米石墨烯分散剂活化：如图2所示，将1wt%的纳米石墨烯分散剂水溶液和0.5wt%的十二烷基苯磺酸钠水溶液按体积比为1:10混合，超声分散0.5h后将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜浸没停留5min～12h；取出置于60℃烘干2h后，得到活性纳米石墨烯基膜；(3)水相浸渍：将步骤(2)所述的活性纳米石墨烯基膜浸没于0.2wt%的哌嗪的水溶液中，停留30min，取出置于空气中晾干，得到中间膜一；(4)油相浸渍：将步骤(3)所述的中间膜一浸没于0.15wt%的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，停留30min，然后置于空气中晾干，得到中间膜二；(5)水相浸渍：将步骤(4)所述的中间膜二浸没于3.0wt%的哌嗪的水溶液中，停留10min，取出晾干，得到中间膜三；(6)油相浸渍：将步骤(5)所述的中间膜三浸没于3.5wt%的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，停留10min，然后置于空气中晾干，得到中间膜四；(7)后处理：用去离子水冲洗步骤(6)所述的中间膜四，然后置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）纳米石墨烯分散剂的配制：将2-15g纳米石墨烯粉体分散到10mL N-甲基吡咯烷酮中，超声震荡后制得石墨烯分散液，在石墨烯分散液中加入80wt％的N-甲基吡咯烷酮水溶液稀释到30mL，加入0.026mg N-甲基邻氨基苯甲酸甲酯，50℃保温3h后得到纳米石墨烯分散剂，室温冷却备用；/n（2）纳米石墨烯分散剂活化：将0.2wt%～3wt%的纳米石墨烯分散剂水溶液和0.1wt％～4.0wt％的十二烷基苯磺酸钠水溶液按体积比为1:10混合超声分散后将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜浸没停留5min～12h，取出烘干，得到活性纳米石墨烯基膜；/n（3）水相浸渍：将步骤（2）所述的活性纳米石墨烯基膜浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出置于空气中晾干，得到中间膜一；/n（4）油相浸渍：将步骤（3）所述的中间膜一浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜二；/n（5）水相浸渍：将步骤（4）所述的中间膜二浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出晾干，得到中间膜三；/n（6）油相浸渍：将步骤（5）所述的中间膜三浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜四；/n（7）后处理：用去离子水冲洗步骤（6）所述的中间膜四，然后将中间膜四置入30～100℃的干燥箱中，停留5～40min，取出得到聚四氟乙烯复合纳滤膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种亲水性石墨烯聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）纳米石墨烯分散剂的配制：将2-15g纳米石墨烯粉体分散到10mLN-甲基吡咯烷酮中，超声震荡后制得石墨烯分散液，在石墨烯分散液中加入80wt％的N-甲基吡咯烷酮水溶液稀释到30mL，加入0.026mgN-甲基邻氨基苯甲酸甲酯，50℃保温3h后得到纳米石墨烯分散剂，室温冷却备用；
（2）纳米石墨烯分散剂活化：将0.2wt%～3wt%的纳米石墨烯分散剂水溶液和0.1wt％～4.0wt％的十二烷基苯磺酸钠水溶液按体积比为1:10混合超声分散后将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜浸没停留5min～12h，取出烘干，得到活性纳米石墨烯基膜；
（3）水相浸渍：将步骤（2）所述的活性纳米石墨烯基膜浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出置于空气中晾干，得到中间膜一；
（4）油相浸渍：将步骤（3）所述的中间膜一浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜二；
（5）水相浸渍：将步骤（4）所述的中间膜二浸没于0.1wt％～10.0wt％的胺类单体的水溶液中，停留5s～60min，取出晾干，得到中间膜三；
（6）油相浸渍：将步骤（5）所述的中间膜三浸没于0.1wt％～10.0wt％的酰氯类单体的有机溶剂的溶液中，停留5s～60min，然后置于空气中晾干，得到中间膜四；
（7）后处理：用去离子水冲洗步骤（6）所述的中间膜四，然后将中间膜四置入30～100℃的干燥箱中，停留5～40min，取出得到聚四氟乙烯复合纳滤膜。


2.根据权利要求1所述的亲水性石墨烯聚四氟乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高同柱，
申请(专利权)人：颇尔河北环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13