本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法与应用。该氧化石墨烯复合纳滤膜包括：基膜，以及于基膜的表面的内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜；其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜是通过交联的方式将高分子纳米材料内嵌于氧化石墨烯类材料的片层间而得到的。该复合纳滤膜的制备方法包括：将含有氧化石墨烯类材料、高分子纳米材料和交联剂的混合液涂布到基膜的表面，并进行交联反应，得到氧化石墨烯复合纳滤膜。本发明专利技术提供了该氧化石墨烯复合纳滤膜在处理含染料的高盐废水中的应用。本发明专利技术的氧化石墨烯复合纳滤膜的制备工艺简单、易批量生产，且结构稳定、性能稳定，并具有优异的无机盐/染料分离性能。分离性能。分离性能。
【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法与应用，属于纳滤膜
技术介绍
[0002]棉纺产品的加工、织造和印染过程工序十分复杂且每个工艺会添加和产生不同的污染物成分。尤其印染环节排放的废水中含有大量的盐(通常包括NaCl、Na2CO3、Na2SO4等中的一种或几种)、未上染的染料及其水解产物。染色废水盐度高、色度高，难以生化处理。传统的方法处理该部分废水是将其与其他生产环节产生的废水混合在一起，将含盐量和色度稀释后，再通过物化处理、生化处理或物化
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生化联用等方式对其进行深度处理，随后达标排放。达标排放的废水如需进行回用，仍需要经过高级氧化或活性炭吸附，才能完全脱色达到回用的要求。然而这些步骤不可避免的会带来环境的二次污染。
[0003]疏松纳滤是孔径介于超滤与纳滤之间的膜分离技术，在保证对有机染料的高截留的基础上，可让大部分无机盐透过膜，从而达到对印染废水中有机染料/盐水的高效分离，具备很高的经济价值与研究意义。但是商业纳滤膜多是有机膜，由于聚合物网链结构的固有属性，有机膜的孔径较为宽泛，选择性差，且耐污染性能差。有机膜在处理高盐度高色度的废水时如要求对染料截留率高，则要求有机膜的孔径较小，此时其对盐也具有一定的截留，由于截留的这部分盐的渗透压作用，导致膜的通量很小，因此难以同时获得高的通量和染料截留率。
[0004]氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，也是一种单层二维片状碳材料。近年的研究表明，水分子可以在氧化石墨烯表面快速地流动，其具有优异的分离性能。氧化石墨烯表面富含丰富的羟基、羧基、环氧基和羰基等含氧官能团，亲水性好，因此易分散在水中形成均匀的分散液，易制备成氧化石墨烯膜。
[0005]目前，通过真空抽滤、浸涂法、喷涂法、层层自组装、涂布等方法可以制备出氧化石墨烯纳滤膜，并表现出优秀的盐/染料分离性能。CN110523297A公开了一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：采用涂布棒均匀涂覆氧化石墨烯分散液于基膜的一面、再经干燥、紫外光辐照部分还原后，得到氧化石墨烯复合纳滤膜。CN111821867A公开了一种自支撑还原氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯浆料均匀涂覆到聚合物基底上，随后通过紫外灯辐照进行还原，得到自支撑还原氧化石墨烯纳滤膜。
[0006]虽然上述文献为氧化石墨烯纳滤膜的批量生产提供了尝试方案，但是氧化石墨烯片层之间缺乏刚性的支撑，片层之间的水通道会随外界环境变化。一方面由于氧化石墨烯表面含有大量的羧基、羟基和环氧基团，具有良好的亲水性，上述文献所制备出的氧化石墨烯膜与水接触后，层间距增加，截留率下降，浸泡长时间后氧化石墨烯膜会发生膨胀，膜会发生破损甚至解体。另一方面，当氧化石墨烯膜与还原剂接触后，含氧基团减少；或经过酸处理后，羧基质子化，氧化石墨烯片层间的层间距减小，导致通量大幅下降。因此上述方法
制备的氧化石墨烯膜不具备实际应用价值。
[0007]因此开发一种制备简单、易批量生产、结构稳定、性能稳定且具有较好的盐/染料分离性能的氧化石墨烯纳滤膜成为了本领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法与应用。本专利技术的氧化石墨烯复合纳滤膜的结构稳定且具有较佳的盐/染料分离性能。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种氧化石墨烯复合纳滤膜，所述氧化石墨烯复合纳滤膜包括：基膜，以及于所述基膜的表面的内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜；其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜是通过交联的方式将高分子纳米材料内嵌于氧化石墨烯类材料的片层间而得到的。
[0010]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜设置于所述基膜的一个表面。
[0011]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜的厚度为5
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2000nm，更优选为50
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500nm。
[0012]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜中的氧化石墨烯类材料的片层间的层间距为0.8
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2.0nm。
[0013]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜的截留分子量为500
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3000道尔顿，更优选为800
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3000道尔顿。
[0014]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜中的高分子纳米材料和氧化石墨烯类材料的重量比为0.125
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16，更优选为0.5
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8。
[0015]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述高分子纳米材料包括高分子纳米纤维和/或高分子纳米晶等。更优选地，所述高分子纳米纤维的直径为10
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50nm，长径比为10
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100。更优选地，所述高分子纳米晶的直径为2
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20nm，长径比为10
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100。更具体地，所述高分子纳米材料包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、甲壳素纳米纤维、甲壳素纳米晶、壳聚糖纳米纤维、壳聚糖纳米晶、木质素纳米纤维和木质素纳米晶等中的一种或几种的组合。
[0016]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述氧化石墨烯类材料包括氧化石墨烯和/或改性氧化石墨烯。更优选地，所述氧化石墨烯类材料为氧化石墨烯。所述氧化石墨烯和所述改性氧化石墨烯可以为单层二维片状结构。所述改性氧化石墨烯可以包括现有技术中的各种改性氧化石墨烯，例如但不限于羧基改性氧化石墨烯和/或胺基改性氧化石墨烯等。
[0017]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述氧化石墨烯和所述改性氧化石墨烯的片层尺寸为0.5
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500μm，更优选为2
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50μm。
[0018]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述基膜的材质包括尼龙(PA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)和醋酸纤维素(CA)等中的一种或几种的组合。
[0019]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述基膜的平均孔径为0.02
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10μm，更优选为0.1
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0.22μm，进一步优选为0.1μm和/或0.22μm。
[0020]在上述的氧化石墨烯复合纳滤膜中，优选地，所述基膜包括正电荷改性的尼龙微滤膜。该正电荷改性的尼龙微滤膜可以通过商购获得也可以通过现有技术中公开的方法制备得到，本专利技术不对其进行具体限定。本专利技术优选正电荷改性的尼龙微滤膜作为基膜，其表面携带正电，与带负电的氧化石墨烯类材料可以通过静电力、氢键本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯复合纳滤膜，所述氧化石墨烯复合纳滤膜包括：基膜，以及于所述基膜的表面的内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜；其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜是通过交联的方式将高分子纳米材料内嵌于氧化石墨烯类材料的片层间而得到的。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜的厚度为5
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2000nm，优选为50
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500nm；优选地，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜的截留分子量为500
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3000道尔顿。3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜中的高分子纳米材料和氧化石墨烯类材料的重量比为0.125
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16，优选为0.5
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8。4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述高分子纳米材料包括高分子纳米纤维和/或高分子纳米晶；优选地，所述高分子纳米纤维的直径为10
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50nm，长径比为10
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100；优选地，所述高分子纳米晶的直径为2
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20nm，长径比为10
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100；优选地，所述高分子纳米材料包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、甲壳素纳米纤维、甲壳素纳米晶、壳聚糖纳米纤维、壳聚糖纳米晶、木质素纳米纤维和木质素纳米晶中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述氧化石墨烯类材料包括氧化石墨烯和/或改性氧化石墨烯；优选地，所述氧化石墨烯类材料为氧化石墨烯；优选地，所述氧化石墨烯和所述改性氧化石墨烯的片层尺寸为0.5
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500μm，更优选为2
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50μm。6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述基膜的材质包括尼龙、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈和醋酸纤维素中的一种或几种的组合；优选地，所述基膜的平均孔径为0.02
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10μm，更优选为0.1
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0.22μm，进一步优选为0.1μm和/或0.22μm；优选地，所述基膜包括正电荷改性的尼龙微滤膜；优选地，所述基膜的厚度为50
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200μm。7.根据权利要求1所述的氧化石墨烯复合纳滤膜，其中，所述内嵌有高分子纳米材料的氧化石墨烯纳滤膜是采用交联剂进行交联反应将高分子纳米材料内嵌于氧化石墨烯类材料的片层间而得到的；优选地，所述交联剂包括羧基交联剂和/或羟基交联剂；更优选地，所述羧基交联剂包括氮丙啶类交联剂和/或聚碳化二亚胺类交联剂；更优选地，所述羟基交联剂包括异氰酸酯类交联剂和/或多醛类交联剂；优选地，所述交联剂的用量为所述氧化石墨烯类材料和所述高分子纳米材料的总重量的0.1％
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30％，更优选为0.5％
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10％；优选地，所述交联反应的温度为20
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【专利技术属性】
技术研发人员：柯岩，王姣姣，谭皓坤，杜希，邱孝群，张玉高，张旋，
申请(专利权)人：广东溢达纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：
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