氧化石墨烯-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及纤维膜制备技术领域，尤其是涉及一种氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及纤维膜制备
，尤其是涉及一种氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]水是极其重要的自然资源，但是在各行各业或家庭排放的废水中，含有大量的有毒物质，会对生物体构成了巨大的威胁。因而，当今有必要以低成本高效的技术处理废水，以便于将水用于饮用和其它用途。石墨烯材料因其巨大的比表面积和独特的电子云结构，在水处理领域具有巨大的应用潜力。层层堆叠的石墨烯及其衍生物膜能够有效拦截水中污染物，并且水分子可以在石墨烯层间几乎无摩擦地快速流动，同时，石墨烯具有优异的抗菌和抗污染性能，能够增长膜的使用寿命，提升经济价值。膜通量是考察膜性能的重要指标之一。石墨烯片层在外力条件下，能够堆积成膜，在此过程中，石墨烯的片层间距对通量的影响起着决定作用。纯氧化石墨烯成膜后，各片层间距约为0.6nm，其水通量约为20.4L/(m2*h*Bar),该值远不能满足应用要求。
[0003]为了提升石墨烯膜的通量，很多研究者开展了相关工作，通过对石墨烯进行改性处理，提升石墨烯片层间距，主要改性方法分为两种：物理掺杂和化学交联。物理掺杂是通过将石墨烯与碳纳米管、纳米二氧化硅、富勒烯、碳量子点等物质混合，之后制成石墨烯膜，该方法能够有效增大石墨烯片层间距，提升膜通量，但是石墨烯与掺杂物质之间没有相互作用力，导致石墨烯膜稳定性能差，并且存在掺杂物质会进入水体，造成二次污染，因而物理掺杂法在石墨烯膜领域的应用很少。化学交联法是通过化学反应将石墨烯与特定物质通过化学键合为依托，二者之间会形成较强的化学键；相比于物理掺杂法，化学交联法更加稳定，应用更加广泛。在已报道成果中，石墨烯通过化学交联的方式，能够与木质素、环湖精、单宁酸等物质交联，复合物成膜后有效的扩充了石墨烯片层间距，提升了水通量，并且复合膜的稳定性良好。进一步的，还有还报道了聚乙烯亚胺交联氧化石墨烯制备复合膜，但是，上述报道所用的基膜为平板膜，在中空纤维基膜表面未曾研究；氧化石墨烯基复合平板膜的制备方法中不用考虑与基底的相互作用，因为平板膜能够提供较大的平面，发挥承载作用，但是中空纤维膜表面的弯曲度较大，无法稳定承载功能层，因此需要功能层与基膜有较强的相互作用力，才能够足以为稳定。在中空纤维膜研究中，H i l lmy等人通过乙二胺将聚偏氟乙烯中空纤维膜和氧化石墨烯层交联制备纳滤膜，但是该报道所用的乙二胺有很大的毒性，在水处理过程中会引入二次污染，并且此方法制备的复合膜稳定性较差，水通量也较低。
[0004]因此，针对上述问题本专利技术急需提供氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方
法及应用，通过氧化石墨烯
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聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法制备得到的氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜可以解决现有技术存在的聚偏氟乙烯中空纤维膜
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氧化石墨烯膜通量低，稳定性差的技术问题。
[0006]本专利技术提供的一种氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法，包括如下制备步骤：
[0007]采用聚乙烯亚胺(PE I)预处理聚偏氟乙烯(PVDF)膜丝，获得聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝；
[0008]采用聚乙烯亚胺(PE I)预处理氧化石墨烯(GO)，获得聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯。
[0009]将聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝加入到聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯中，通过抽吸处理将聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝和聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯复合，取出、干燥、获得氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜。
[0010]优选地，抽吸处理时，压力设定为
‑
0.8MPa至
‑
0.6MPa，抽吸时间为1
‑
3mi n。
[0011]优选地，聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝的制备过程为：配置1.0mg/mL聚乙烯亚胺溶液400mL，向配置好的聚乙烯亚胺溶液加入聚偏氟乙烯膜丝，聚偏氟乙烯膜丝与聚乙烯亚胺的质量比为100:(0.5
‑
2)，升温至90
‑
120℃，反应12
‑
14h后，用去离子水冲洗预处理的聚偏氟乙烯膜丝，在60
‑
90℃条件下干燥，获得聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝。
[0012]优选地，聚偏氟乙烯膜丝与聚乙烯亚胺的质量比为100:1。
[0013]优选地，向配置好的聚乙烯亚胺溶液加入聚偏氟乙烯膜丝，升温至95℃，反应13h，用去离子水冲洗预处理的聚偏氟乙烯膜丝，在85℃条件下干燥，获得聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝。
[0014]优选地，聚乙烯亚胺
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氧化石墨烯的制备过程为：配置0.5mg/mL氢氧化钠溶液80ML，加入聚乙烯亚胺，混合均匀后，超声并加入氧化石墨烯(GO)，超声20
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30mi n后，水浴加热5
‑
6h,冷却至室温后，稀释400mL，获得聚乙烯亚胺
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氧化石墨烯；
[0015]其中，氢氧化钠与聚乙烯亚胺的质量比为1：(0.5
‑
1)，聚乙烯亚胺和氧化石墨烯的质量比为2:(1
‑
1.5)。
[0016]优选地，氢氧化钠与聚乙烯亚胺的质量比为1：1；聚乙烯亚胺和氧化石墨烯的质量比为2:1。
[0017]优选地，聚乙烯亚胺的分子量为600
‑
100000。
[0018]本专利技术还提供了一种基于如上述中任一项所述的氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法制备得到的氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜。
[0019]本专利技术还提供了一种如上述所述的氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜在水处理中的应用。
[0020]本专利技术提供的一种氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用与现有技术相比具有以下进步：
[0021]1、本专利技术提供的聚乙烯亚胺分子中的氨基(
‑
NH2),氧化石墨烯中含有大量含氧基团，例如羧基、环氧基等，氨基与羧基、环氧基在适宜条件下能够发生酰胺化反应，由此，能够将氧化石墨烯的各个片层相互关联在一起，防止氧化石墨烯功能层在水环境中溶胀和崩解现象发生，极大的提升了功能层的稳定性。
[0022]2、本专利技术聚乙烯亚胺分子中的氨基(
‑
NH2)，在水热条件下，与PV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯
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聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：采用聚乙烯亚胺(PEI)预处理聚偏氟乙烯(PVDF)膜丝，获得聚乙烯亚胺
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聚偏氟乙烯膜丝；采用聚乙烯亚胺(PEI)预处理氧化石墨烯(GO)，获得聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯。将聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝加入到聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯中，通过抽吸处理将聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝和聚乙烯亚胺
‑
氧化石墨烯复合，取出、干燥、获得氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯
‑
聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法，其特征在于：抽吸处理时，压力设定为
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0.8MPa至
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0.6MPa，抽吸时间为1
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3min。3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯
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聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法，其特征在于：聚乙烯亚胺
‑
聚偏氟乙烯膜丝的制备过程为：配置1.0mg/mL聚乙烯亚胺溶液400mL，向配置好的聚乙烯亚胺溶液加入聚偏氟乙烯膜丝，聚偏氟乙烯膜丝与聚乙烯亚胺的质量比为100:(0.5
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2)，升温至90
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120℃，反应12
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14h后，用去离子水冲洗预处理的聚偏氟乙烯膜丝，在60
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90℃条件下干燥，获得聚乙烯亚胺
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聚偏氟乙烯膜丝。4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯
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聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制备方法，其特征在于：聚偏氟乙烯膜丝与聚乙烯亚胺的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，张金星，李锁定，魏瑾莹，莫恒亮，薛云艳，孟佳意，刘曼曼，
申请(专利权)人：北京碧水源膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：