一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化二硫化钼

【技术实现步骤摘要】
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氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜。
[0013]在本专利技术的一个优选实施方案中，包括如下步骤：
[0014](1)使用改进的Hummers方法分别制备氧化二硫化钼水溶液和氧化石墨烯水溶液， 再混合得到氧化二硫化钼和氧化石墨烯的混合水溶液；
[0015](2)配制聚乙烯亚胺水溶液；
[0016](3)将陶瓷膜支撑体经超声处理后，浸泡于强碱溶液中进行活化处理，然后烘干， 获得活化后的陶瓷膜支撑体；
[0017](4)将上述活化后的陶瓷膜支撑体浸泡于硅烷偶联剂溶液中，然后用乙醇和水清洗， 经烘干，获得接枝后的陶瓷膜支撑体；
[0018](5)在室温下，将上述接枝后的陶瓷膜支撑体浸泡于上述混合水溶液中进行反应， 反应后用RO水除去未反应的混合水溶液，再浸泡于上述聚乙烯亚胺水溶液中进行反应， 反应后用RO水除去未反应的聚乙烯亚胺水溶液；重复该步骤1至3次；
[0019](6)将步骤(5)所得的物料阴干后，再于50-80℃热处理，之后随炉冷却，即得所 述氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜。
[0020]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述氧化二硫化钼水溶液的浓度为1-5g/L，所述氧 化石墨烯水溶液的浓度为1-5g/L。
[0021]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述聚乙烯亚胺水溶液的浓度为2-6g/L。
[0022]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述氧化二硫化钼水溶液的浓度为1-5g/L，所述氧 化石墨烯水溶液的浓度为1-5g/L，所述聚乙烯亚胺水溶液的浓度为2-6g/L。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在负载有交联剂的无机陶瓷膜上制备氧化二硫化钼 /氧化石墨烯/PEI复合陶瓷纳滤膜，利用氧化二硫化钼掺杂进入氧化石墨烯片层中形成松 散的片层结构，以Gibbs-Donnan排斥机理和空间位阻形成协同效应，氧化二硫化钼的掺 杂提高了膜层的粗糙度，提高了水接触面积，使得本专利技术对硫酸镁溶液具有较高的脱盐率， 纯水通量高且耐酸碱性能良好。
[0024][0025]具体实施方式
[0026]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0027]下述对比例和实施例中的改性的Hummers方法制备氧化二硫化钼的方法具体包括：
[0028](1)取1000mL的烧杯洗净干燥，加入3g二硫化钼，在磁力搅拌下缓慢加入360mL 浓硫酸(98％H2SO4)和40mL浓磷酸(95％H3PO4)，再分批次缓慢加入18g高锰酸钾 (KMnO4)；烧杯移至50℃油浴中，搅拌12h。取出烧杯，自然冷却至室温。反应液缓慢 浇在400mL稀双氧水(含18ml30％H2O2)的冰块上，溶液变成亮黄色；
[0029](2)将上述溶液用孔径为0.05μm管式陶瓷膜进行错流过滤进行除杂，获得除杂后 的物料
[0030](3)根据所需浓度对步骤(2)所得的物料进行稀释或浓缩，获得不同浓度的氧化二 硫化钼水溶液。
[0031]下述对比例和实施例中的改性的Hummers方法制备氧化石墨烯的方法具体包括：
[0032](1)取1000mL的烧杯洗净干燥，加入3g鳞片石墨，在磁力搅拌下缓慢加入360mL 浓硫酸(98％H2SO4)和40mL浓磷酸(95％H3PO4)，再分批次缓慢加入18g高锰酸钾 (KMnO4)；烧杯移至50℃油浴中，搅拌12h。取出烧杯，自然冷却至室温。反应液缓慢 浇在400mL稀双氧水(含18ml30％H2O2)的冰块上，溶液变成亮黄色；
[0033](2)将上述溶液用孔径为0.05μm管式陶瓷膜进行错流过滤进行除杂，获得除杂后 的氧化石墨烯溶液；其基本原理是利用陶瓷膜的孔径筛分作用，即陶瓷管式膜过滤孔径尺 寸小于GO片层的尺寸，使得GO片层无法通过管式陶瓷膜流出，而是随着管道内液体循 环回流至料液桶中，既不会堵塞膜孔，保证膜孔的畅通性，而且也对尺寸较大的GO片层 进行粉碎和剥离；陶瓷管式膜过滤孔径尺寸大于GO溶液的杂质离子尺寸，使得H
+
、K
+
、 Mn
2+
等酸根和金属离子可以轻松穿过陶瓷管式膜的孔径排出。如此反复循环，实现GO 与废酸、K
+
、和Mn
2+
等金属离子的分离，以及对GO溶液的收集，完成对GO的洗涤除 杂；
[0034](3)根据所需浓度进行稀释或浓缩，获得不同浓度的氧化石墨烯水溶液。
[0035]对比例1
[0036](1)使用改进的Hummers方法制备浓度为3mg/mL的氧化石墨烯水溶液；
[0037](2)配制浓度为3g/L的聚乙烯亚胺水溶液；
[0038](3)将切割后长度为50cm左右的孔径为100nm氧化铝陶瓷膜管超声5h后，用2mol/L 氢氧化钠浸泡24h，100℃下烘干10h，冷却后使用纤维素冲洗陶瓷膜管，然后依次用乙醇 和去离子水冲洗数次，放入烘箱中以温度设定值100℃干燥12h后随炉冷却，获得活化后 的陶瓷膜支撑体；
[0039](4)将上述活化后的陶瓷膜支撑体浸泡于浓度为2mmol/L的3-氨丙基三乙氧基硅烷 乙醇溶液中，在室温下反应12h，然后用乙醇和去离子水冲洗数次，放入烘箱中以温度设 定值150℃干燥12h后随炉冷却，获得接枝后的陶瓷膜支撑体；
[0040](5)在室温下，将上述接枝后的陶瓷膜支撑体浸泡于上述氧化石墨烯水溶液中进行 反应10min，反应后用RO水除去未反应的氧化石墨烯水溶液，再浸泡于上述聚乙烯亚胺 水溶液中进行反应10min，反应后用RO水除去未反应的聚乙烯亚胺水溶液；重复该步骤 1次；
[0041](6)将步骤(4)所得的物料放置在阴凉处风干后放入50℃烘箱中热处理15min，之 后随炉冷却，即得对比膜。
[0042]膜管性能测试：将本对比例制得的对比膜在室温和0.6MPa的压力条件下进行测试， 其纯水通量21LHM，对0.2wt％的硫酸镁溶液截留率93％。
[0043]耐酸碱性测试：将本对比例制得的对比膜分别于pH为2的硝酸溶液和pH为12的氢 氧化钠溶液中，于85℃下浸泡168h后，纯水通量分别为20和18LHM，截留率分别91.7％ 和91.3％，性能基本保持不变。
[0044]对比例2
[0045](1)使用改进的Hummers方法分别制备浓度为3mg/mL的氧化二硫化钼水溶液和氧 化石墨烯水溶液，再混合得到氧化二硫化钼和氧化石墨烯的混合水溶液，其中氧化二硫化 钼和氧化石墨烯的质量比为1∶1；
[0046](2)配制浓度为3g/L的聚乙烯亚胺水溶液；
[0047](3)将切割后长度为50cm左右的孔径为100nm氧化铝陶瓷膜管超声5h后，用2mol/L 氢氧化钠浸泡24h，100℃下烘干10h，冷却后使用纤维素冲洗陶瓷膜管，然后依次用乙醇 和去离子水冲洗数次，放入烘箱中以温度设定值100℃干燥12h后随炉冷却，获得活化后 的陶瓷膜支撑体；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜，其特征在于：包括多孔陶瓷膜支撑体和设于该多孔陶瓷膜支撑体上的有机功能层，该多孔陶瓷膜支撑体的表面负载有硅烷偶联剂，该有机功能层以氧化二硫化钼和氧化石墨烯的混合水溶液和聚乙烯亚胺水溶液为原料通过层层自组装交替复合于多孔陶瓷膜支撑体上形成；上述硅烷偶联剂上的氨基与氧化石墨烯和氧化二硫化钼上的羟基发生反应相连。2.如权利要求1所述的一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。3.如权利要求1所述的一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜，其特征在于：所述多孔陶瓷膜支撑体的孔径为10-100nm。4.如权利要求1所述的一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜，其特征在于：所述多孔陶瓷膜支撑体的材质为氧化铝、氧化钛或氧化锆。5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜，其特征在于：所述混合水溶液中的氧化二硫化钼和氧化石墨烯的质量比为1∶2-5。6.权利要求1至5中任一权利要求所述的一种氧化二硫化钼-氧化石墨烯-PEI复合陶瓷纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括：通过改进的Hummers法制备氧化二硫化钼和氧化石墨烯，进而获得氧化二硫化钼和氧化石墨烯的混合水溶液；以该混合水溶液和聚乙烯亚胺水溶液为原料，通过层层自组装在经过强碱活化并接枝所述硅烷偶联剂的所述多孔陶瓷膜支撑体上形成所述有机功能层，其中，硅烷偶联剂上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云强，洪昱斌，方富林，蓝伟光，
申请(专利权)人：三达膜科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：