一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：S1、制备GO/TA复合膜；S2、在步骤S1所制得的GO/TA复合膜上负载羟基氧化铁制备GO/TA@FeOOH‑x复合膜。本发明专利技术所提供的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，利用二维材料氧化石墨烯的良好成膜性，在PVDF膜表面上构筑具有良好油水分离效果的稳定的超薄皮肤层，形成了稳定的氧化石墨烯油水分离膜，进一步通过三价铁离子在三氯化铁溶液中的矿化反应，在单宁酸改性的氧化石墨烯片层上负载羟基氧化铁颗粒，使得所制备得到的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜具有良好的亲水性能及水下超疏油润湿性能的同时还具有优异的可见光驱动自清洁能力。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法和应用
本专利技术属于材料化学
，具体涉及一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业的快速发展以及原油泄漏事故的频繁发生，含油污水对人类生态平衡以及人类健康造成了极大的威胁。据报道每年大概会有32亿立方吨的油进入到水体中，形成含油污水。在21世纪，全世界都面临着水资源匮乏的时代，因此，对含油污水的有效处理是获得水资源的重要途径之一，有效实现油水的分离具有重要意义。膜分离技术具有成本低，操作简单等特点，被普遍认为在处理含油污水方面具有巨大的应用前景，通过该项技术可实现污水资源化，减轻环境问题，进一步缓解水资源匮乏的现状。然而，膜分离材料在油水分离应用过程中，其膜材料表面极易被污染物吸附导致严重的膜污染，堵塞膜孔隙，降低膜的分离效率，减少分离油水分离膜的使用寿命。目前，传统的油水分离膜普遍存在膜污染问题，严重限制了膜分离技术在该领域的实际应用。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足之处而提供的一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，该制备过程利用二维材料氧化石墨烯(GO)的良好成膜性，在PVDF膜表面上构筑具有良好油水分离效果的稳定的超薄皮肤层，形成了稳定的氧化石墨烯油水分离膜。为了构筑微纳结构、增加膜表面的比表面积以及亲水性能，提高膜的水下超疏油性能，实现更高效的油水分离效果，通过三价铁离子(Fe3+)在三氯化铁(FeCl3)溶液中的矿化反应，在单宁酸改性的氧化石墨烯片层上负载羟基氧化铁(FeOOH)颗粒。羟基氧化铁的引入可实现复合膜在可见光驱动下的自清洁能力，有效地缓解膜的污染问题，最终获得具有良好分离效果的可见光驱动-自清洁油水分离膜。本专利技术第一方面提供了一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：S1、制备GO/TA复合膜；S2、在步骤S1所制得的GO/TA复合膜上负载羟基氧化铁制备GO/TA@FeOOH-x复合膜。进一步地，步骤S1中包括：S11、将0.10重量份-0.14重量份的单宁酸与0.8重量份-1.2重量份的氧化石墨烯分散液加入到100重量份的去离子水中，超声分散；S12、向步骤S11所制得的混合液中加入0.1重量份-0.3重量份FeCl3·6H2O，室温下搅拌。进一步地，在步骤S1中还包括：S13、将步骤S12所制得的溶液在PVDF膜上减压抽滤。进一步地，步骤S11中的氧化石墨烯分散液中包含0.04重量份-0.06重量份的氧化石墨烯粉末。进一步地，步骤S11中的超声分散时间为15min-25min。进一步地，步骤S2中包括：S21、将步骤S1所制得的GO/TA复合膜放入至FeCl3溶液中浸泡；S22、将步骤S21中浸泡完成后的复合膜取出，烘干即得。进一步地，在步骤S21中，FeCl3溶液中的FeCl3·6H2O的重量百分比为0.2wt％-0.6wt％。进一步地，在步骤S21中，浸泡时的溶液温度为50℃-70℃，浸泡时间为5h-7h。进一步地，烘干温度为35℃-45℃。本专利技术第二方面提供了由上述制备方法所制备的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜。本专利技术第三方面提供了由上述制备方法所制备的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的应用，应用于油水分离。本专利技术所制备的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的有益效果为：(1)GO/TA与GO/TA@FeOOH-x复合膜表面均具有良好的亲水性能及水下超疏油润湿性能，且均具有较高的水通量；(2)复合膜对表面活性剂稳定的油水乳状液具有良好的分离效果，结果表明GO/TA与GO/TA@FeOOH-x复合膜对乳状液分离效果均能达到98.5％以上。同时，GO/TA@FeOOH-x复合膜由于羟基氧化铁的负载及微纳粗糙结构的形成，赋予了复合膜优异的抗污染性能；(3)在GO/TA复合膜表面负载羟基氧化铁后，复合膜具有光芬顿催化活性，能有效降解膜表面的有机污染物。结果表明，GO/TA@FeOOH-0.2复合膜在可见光下，能够在40min内实现对20ppm亚甲基蓝MB的全部降解，说明复合膜具有优异的可见光驱动自清洁能力。附图说明图1为氧化石墨烯粉末及所制备的GO/TA、GO/TA@FeOOH-0.2、GO/TA@FeOOH-0.4、GO/TA@FeOOH-0.6复合膜的红外谱图；图2为纯PVDF膜、GO/TA与GO/TA@FeOOH-0.2复合膜的XRD谱图；图3为GO/TA与GO/TA@FeOOH-x复合膜的润湿性能图；图4为纯PVDF膜、GO/TA复合膜以及GO/TA@FeOOH-0.2复合膜表面的微观形貌图；图5为PVDF膜、GO/TA、GO/TA@FeOOH-0.2复合膜的3DAFM图；图6为所制备的GO/TA与GO/TA@FeOOH-x复合膜的纯水通量测试结果；图7为GO/TA与GO/TA@FeOOH-x复合膜对油水乳状液的分离性能测试结果；图8为不同复合膜分离甲苯乳状液(含SDS)的水通量恢复率；图9为GO/TA@FeOOH-x复合膜在可见光下对有机污染物的光催化降解效果图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本实施例提供了一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：S1、制备GO/TA复合膜将0.10g-0.14g的单宁酸(TA)与0.8ml-1.2ml氧化石墨烯分散液(其中，氧化石墨烯粉末的含量为40mg-60mg)中加入100mL去离子水中，用超声分散15min-25min后，向上述混合溶液中加入0.1g-0.3gFeCl3·6H2O，室温下搅拌5min。取上述溶液2mL抽膜(亲水、PVDF膜、0.22μm)，制备得到单宁酸改性氧化石墨烯复合膜(GO/TA复合膜)。S2、制备GO/TA@FeOOH-x复合膜将GO/TA复合膜转移至浓度为0.2wt％-0.6wt％三氯化铁(FeCl3·6H2O)溶液中，将溶液置于50℃-70℃烘箱中放置5h-7h。取出复合膜后将其用去离子水清洗，放入35℃-45℃真空烘箱中干燥24h，制备得到GO/TA@FeOOH-x复合膜。实施例1制备GO/TA复合膜将0.12g的单宁酸(TA)与1ml氧化石墨烯分散液(其中，氧化石墨烯粉末的含量为50mg)中加入100mL去离子水中，用超声分散20min后，向上述混合溶液中加入0.2gFeCl3·6H2O，室温下搅拌5min。取上述溶液2mL抽膜(亲水、PVDF膜、0.22μm)，制备得到单宁酸改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、制备GO/TA复合膜；/nS2、在步骤S1所制得的GO/TA复合膜上负载羟基氧化铁制备GO/TA@FeOOH-x复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备GO/TA复合膜；
S2、在步骤S1所制得的GO/TA复合膜上负载羟基氧化铁制备GO/TA@FeOOH-x复合膜。


2.根据权利要求1所述的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中包括：
S11、将0.10重量份-0.14重量份的单宁酸与0.8重量份-1.2重量份的氧化石墨烯分散液加入到100重量份的去离子水中，超声分散；
S12、向步骤S11所制得的混合液中加入0.1重量份-0.3重量份FeCl3·6H2O，室温下搅拌。


3.根据权利要求2所述的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中还包括：
S13、将步骤S12所制得的溶液在PVDF膜上减压抽滤。


4.根据权利要求2所述的可见光驱动自清洁氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S11中的氧化石墨烯分散液中包含0.04重量份-0.06重量份的氧化石墨烯粉末。


5.根据权利要求2所述的可见光驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兰，张李云，蒋珍菊，钟林希，陈锡敏，黄燕，
申请(专利权)人：西华大学，西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51