一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，该方法将聚合物和亲水分子筛共混制备支撑体，并对支撑体进行酰氯化改性，继而将酰氯改性的支撑体依次浸渍氨基改性的氧化石墨烯水溶液和包含酰氯的有机溶液使其界面聚合形成氧化石墨烯纳滤膜。本发明专利技术所制备的氧化石墨烯纳滤膜在大于0.2MPa的操作压力，同样具有较佳的分离性能和稳定性，可以满足高操作压力下对氧化石墨烯纳滤膜的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法
本专利技术涉及一种纳滤膜的制备方法，具体涉及一种适合高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤技术是从反渗透技术中分离出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支。在过去的很长一段时间里，纳滤膜被称为超低压反渗透膜或称选择性反渗透膜或松散反渗透膜。日本学者曾对纳滤膜的分离性能进行了具体的定义：操作压力≤1.50mPa，截留分子量200～1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以认为是纳滤膜。现在，纳滤技术已经从反渗透技术中分离出来，成为介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术，己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域，成为膜分离技术中的一个重要的分支。氧化石墨烯作为一种新兴的二维无机纳米材料，由于其本身的物理化学特性，在功能材料的制备方面已经得到了广泛的应用。现阶段，将氧化石墨烯应用于改性膜材料或者直接将氧化石墨烯作为膜材料已经成为普遍技术，例如将氧化石墨烯加入水相中界面制备聚酰胺膜、将氧化石墨烯作为添加剂添加到PVDF铸膜液中共混法制备PVDF复合膜或者采用层层自组装方法将石墨烯固定在支撑体上直接作为过滤膜。其中对于将石墨烯直接作为纳滤膜，现有技术中制备的产品均只能在低压范围内使用，一般不超过0.2Mpa，从而限制了石墨烯纳滤膜的应用范围。而为提升石墨烯纳滤膜的应用潜力，急需一种新的石墨烯纳滤膜的制备方法以改善上述问题。
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上述问题，提供一种适合高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法。本专利技术提供了一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于：将聚合物和亲水分子筛共混制备支撑体，并对支撑体进行酰氯化改性，继而将酰氯改性的支撑体依次浸渍氨基改性的氧化石墨烯水相溶液和包含酰氯的有机相溶液使其界面聚合形成氧化石墨烯纳滤膜。具体的，该方法包括以下步骤：（1）共混法制备支撑体将聚合物、溶剂、添加剂和亲水分子筛混合、搅拌、静置脱泡后形成铸膜液，并在玻璃片上刮膜、凝固浴中凝固成膜、去离子水中浸泡、高温烘干后成膜作为支撑体备用；（2）支撑体的酰氯化的改性将步骤（1）制备的支撑体表面浸渍于包含芳香多元酰氯化合物的有机溶剂中，浸渍时间为1-4h，浸渍结束后，除去表面溶液，并于40—80℃下烘干；（3）制备氧化石墨烯纳滤膜将步骤（2）制备的改性支撑体浸渍在氨基改性的氧化石墨烯水溶液中，浸渍时间为10-20min，并再次浸渍于含有芳香多元酰氯的有机相溶液中，浸渍结束后，置于60-80℃环境下热交联10-30min从而得到氧化石墨烯纳滤膜。具体的，所述的聚合物为聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素、尼龙、聚偏氟乙烯中一种。具体的，所述的亲水性分子筛为NaA、NaY、ZSM-5中的一种。具体的，步骤（1）中聚合物和亲水分子筛的质量比为2:1-4:1。具体的，步骤（2）中的芳香多元酰氯化合物和步骤（3）中的芳香多元酰氯选自间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯中的一种或多种，且所述的步骤（2）中的芳香多元酰氯化合物和步骤（3）中的芳香多元酰氯可以为同一种，也可以为不同种。具体的，氨基改性的石墨烯为将氧化石墨烯与乙二胺脱水缩合反应而成。具体的，所述的高操作压力是指操作压力为0.2-1.5MPa，优选0.5-1MPa。相对于现有技术，本专利技术通过横向和纵向的方式交联酰氯化合物以通过界面聚合的方式提升氧化石墨烯纳滤膜的应用强度。首先，在横向上，通过酰氯化合物的交联作用使得氨基改性的氧化石墨烯交联成网，在纵向上，通过支撑体的酰氯化改性使得氨基改性的石墨烯与支撑体交联在一起，提升了分离层与支撑体直接的结合力，并通过在支撑体上添加亲水性分子筛使其羟基与酰氯交联，提升了支撑体酰氯化的程度，并一定程度上提升了纳滤膜的氺通量。具体实施方式以下实施例/和或对比例中采用的氨基化石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯与二甲基甲酰胺混合，超声处理2h，并将乙二胺和二环己基碳酰亚胺加入其中，继续超声10min，并在120℃下反应24h，加入乙醇静置12h，取底部浓浆液过滤、清洗后在60℃烘箱内烘干得到氨基化氧化石墨烯备用，其中，氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、乙二胺和二环己基碳酰亚胺的质量比为1:100:150:25。实施例1：（1）共混法制备支撑体将PVDF、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和NaA分子筛（硅铝比为1）按照质量比为10:120:1:3混合、搅拌、静置脱泡后形成铸膜液，并在玻璃片上刮膜后置于水中凝固成膜，并用去离子水中浸泡、60℃高温烘干后成膜作为支撑体备用；（2）支撑体的酰氯化的改性将步骤（1）制备的支撑体表面浸渍于含有0.5wt%的间苯二甲酰氯的正己烷中，浸渍时间为2h，浸渍结束后，除去表面溶液，并于60℃下烘干；（3）制备氧化石墨烯纳滤膜将步骤（2）制备的改性支撑体浸渍在氨基改性的氧化石墨烯水溶液（0.5wt%，采用NaOH调节PH至11）中，浸渍时间为10min，并再次浸渍于含有0.2wt%的间苯二甲酰氯的正己烷中，浸渍结束后，置于80℃环境下热交联30min从而得到氧化石墨烯纳滤膜。实施例2（1）共混法制备支撑体将PVDF、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和ZSM-5分子筛（硅铝比为40）按照质量比为10:120:1:3混合、搅拌、静置脱泡后形成铸膜液，并在玻璃片上刮膜后置于水中凝固成膜，并用去离子水中浸泡、60℃高温烘干后成膜作为支撑体备用；（2）支撑体的酰氯化的改性将步骤（1）制备的支撑体表面浸渍于含有0.5wt%的间苯二甲酰氯的正己烷中，浸渍时间为2h，浸渍结束后，除去表面溶液，并于60℃下烘干；（3）制备氧化石墨烯纳滤膜将步骤（2）制备的改性支撑体浸渍在氨基改性的氧化石墨烯水溶液（0.5wt%，采用NaOH调节PH至11）中，浸渍时间为10min，并再次浸渍于含有0.2wt%的间苯二甲酰氯的正己烷中，浸渍结束后，置于80℃环境下热交联30min从而得到氧化石墨烯纳滤膜。实施例3（1）共混法制备支撑体将PVDF、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和NaY分子筛（硅铝比为6）按照质量比为10:120:1:3混合、搅拌、静置脱泡后形成铸膜液，并在玻璃片上刮膜后置于水中凝固成膜，并用去离子水中浸泡、60℃高温烘干后成膜作为支撑体备用；（2）支撑体的酰氯化的改性将步骤（1）制备的支撑体表面浸渍于含有0.5wt%的间苯二甲酰氯的正己烷中，浸渍时间为2h，浸渍结束后，除去表面溶液，并于60℃下烘干；（3）制备氧化石墨烯纳滤膜将步骤（2）制备的改性支撑体浸渍在氨基改性的氧化石墨烯水溶液（0.5wt%，采用NaOH调节PH至11）中，浸渍时间为10min，并再次浸渍于含有0.2wt%的间苯二甲酰氯的正己本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于：将聚合物和亲水分子筛共混制备支撑体，并对支撑体进行酰氯化改性，继而将酰氯改性的支撑体依次浸渍氨基改性的氧化石墨烯水溶液和包含酰氯的有机溶液使其界面聚合形成氧化石墨烯纳滤膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种适合在高操作压力下运行的氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于：将聚合物和亲水分子筛共混制备支撑体，并对支撑体进行酰氯化改性，继而将酰氯改性的支撑体依次浸渍氨基改性的氧化石墨烯水溶液和包含酰氯的有机溶液使其界面聚合形成氧化石墨烯纳滤膜。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）共混法制备支撑体
将聚合物、溶剂、添加剂和亲水分子筛混合、搅拌、静置脱泡后形成铸膜液，并在玻璃片上刮膜、凝固浴中凝固成膜、去离子水中浸泡、高温烘干后成膜作为支撑体备用；
（2）支撑体的酰氯化的改性
将步骤（1）制备的支撑体表面浸渍于包含芳香多元酰氯化合物的有机溶剂中，浸渍时间为1-4h，浸渍结束后，除去表面溶液，并于40—80℃下烘干；
（3）制备氧化石墨烯纳滤膜
将步骤（2）制备的改性支撑体浸渍在氨基改性的氧化石墨烯水溶液中，浸渍时间为10-20min，并再次浸渍于含有芳香多元酰氯的有机相溶液中，浸渍结束后，置于60-80℃环境下热交联10-30min...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆效平，
申请(专利权)人：青岛森晨环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37