一种氧化石墨烯制造技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，特别涉及一种氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]膜分离技术是水处理中重要的分离技术
。
与陶瓷材料相比，聚合物及其共混物因其成本低
、
种类多样
、
制备工艺简单等优点而被广泛应用于膜材料领域
。
在聚合物膜中，聚偏氟乙烯
(PVDF)
因其机械强度高
、
热稳定性好
、
耐化学和耐老化等特点，是应用最广泛的含氟聚合物材料之一
。
此外，
PVDF
可以很容易地制成平板
、
中空纤维和管状膜，适用于各种分离应用
。
但同时
PVDF
膜的疏水性加重了膜分离过程中的污染，导致水通量降低，能耗高
、
膜分离性能变差
、
使用寿命缩短
。
由于膜需要清洗或更换，膜污染导致运行成本和能源消耗显著增加
。
[0003]近年来，研究人员在
PVDF
膜中添加不同的材料，如亲水性聚合物
、
两亲性聚合物和无机
/
金属氧化物纳米颗粒，以增强膜的亲水性，从而改善膜的防污性能
。
不同研究报道的结果表明，在高分子膜中引入
TiO2、SiO2、CuO、/>氧化石墨烯
(GO)
纳米颗粒等无机
/
金属氧化物材料，不仅可以提高膜的亲水性
、
耐化学性
、
热稳定性
、
低膜面电阻等理化性能，还可以增强膜的抗菌和光催化性能
。
在碳基纳米材料中，氧化石墨烯因其比表面积大
、
机械热性能高
、
相容性好
、
导电性好，同时氧化石墨烯上的含氧官能团
(
如羟基
、
羧基
、
羰基和环氧基
)
增强了
GO
亲水性和易于改性的能力
。
根据研究发现，
GO
和
PVDF
混合铸膜得到的复合膜比纯
PVDF
基膜水通量提高了2倍，但同时会严重降低膜机械强度，并且铸膜时温度越高会使得
GO
还原越强，
GO
越容易发生团聚，严重影响膜结构，膜的水通量
、
机械强度降低的越厉害
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法能够避免氧化石墨烯的还原，不会破坏聚偏氟乙烯复合膜结构，在保证氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜机械强度的同时提高膜的亲水性和水通量
。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将聚偏氟乙烯
、
成孔剂
、
溶剂混合，得到铸膜液；
[0008]将所述铸膜液涂装于基底表面，将涂装有铸膜液的基底转移至水中，进行凝固浴，从基底表面剥离膜层，得到聚偏氟乙烯膜；
[0009]将所述聚偏氟乙烯膜浸泡于胺基活化剂溶液中，得到活化聚偏氟乙烯膜；
[0010]在所述活化聚偏氟乙烯膜表面依次涂覆多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液，得到氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜；所述多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液的涂覆次数为1次或多次，当涂覆次数为多次时，所述多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液交替涂覆
。
[0011]优选的，以质量百分含量计，所述铸膜液中包括：
[0012]聚偏氟乙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ9～
15
％；
[0013]成孔剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ7～
11
％；
[0014]溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
余量
。
[0015]优选的，所述成孔剂为聚乙二醇
、
聚乙烯吡咯烷酮和氯化锂中的一种或几种；
[0016]所述溶剂为
N
‑
甲基吡咯烷酮
、N,N
‑
二甲基乙酰胺
、N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂
、PolarClean
溶剂
、
离子液体
、
有机碳酸盐溶液
、
古利奈
、
磷酸三乙酯
、
乙酰柠檬酸三丁酯和柠檬酸三丁酯中的一种或几种
。
[0017]优选的，所述铸膜液的涂装厚度为
50
～
200
μ
m
；
[0018]所述凝固浴的时间为
12
～
72h。
[0019]优选的，所述胺基活化剂为多巴胺
、
盐酸多巴胺
、
聚乙烯亚胺和支化聚乙烯亚胺中的一种或几种；
[0020]所述胺基活化剂溶液的浓度为
0.1
～
4wt
％
。
[0021]优选的，所述胺基活化剂溶液的溶剂为三羟甲基氨基甲烷
‑
丙烯酸缓冲溶液，所述三羟甲基氨基甲烷
‑
丙烯酸缓冲溶液的
pH
值为8～
8.5。
[0022]优选的，所述多官能连接剂为乙二胺
、1,4
‑
二氨基丁烷
、
对苯二胺和
1,3,5
‑
苯三甲酰氯中的一种或几种；
[0023]所述多官能连接剂溶液的浓度为
0.05
～
0.25wt
％
。
[0024]优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为
0.01
～
0.2g/L。
[0025]本专利技术提供了上述制备方法制备得到的氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜，包括聚偏氟乙烯膜和附着在所述聚偏氟乙烯膜表面的氧化石墨烯层；所述氧化石墨烯层的层数为1层或多层；所述聚偏氟乙烯膜为胺基活化剂活化的聚偏氟乙烯膜；
[0026]所述氧化石墨烯层与聚偏氟乙烯膜之间
、
氧化石墨烯层与层之间通过多官能连接剂连接
。
[0027]本专利技术提供了上述氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜在水处理中的应用
。
[0028]本专利技术提供了一种氧化石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：将聚偏氟乙烯
、
成孔剂
、
溶剂混合，得到铸膜液；将所述铸膜液涂装于基底表面，将涂装有铸膜液的基底转移至水中，进行凝固浴，从基底表面剥离膜层，得到聚偏氟乙烯膜；将所述聚偏氟乙烯膜浸泡于胺基活化剂溶液中，得到活化聚偏氟乙烯膜；在所述活化聚偏氟乙烯膜表面依次涂覆多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液，得到氧化石墨烯
/
聚偏氟乙烯复合膜；所述多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液的涂覆次数为1次或多次，当涂覆次数为多次时，所述多官能连接剂溶液和氧化石墨烯溶液交替涂覆
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述铸膜液中包括：聚偏氟乙烯9～
15
％；成孔剂7～
11
％；溶剂余量
。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述成孔剂为聚乙二醇
、
聚乙烯吡咯烷酮和氯化锂中的一种或几种；所述溶剂为
N
‑
甲基吡咯烷酮
、N,N
‑
二甲基乙酰胺
、N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂
、PolarClean
溶剂
、
离子液体
、
有机碳酸盐溶液
、
古利奈
、
磷酸三乙酯
、
乙酰柠檬酸三丁酯和柠檬酸三丁酯中的一种或几种
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铸膜液的涂装厚度为
50
～
200
μ
m
；所述凝固浴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵劼，张伟，李凯，孙鑫，施磊，王飞，宁平，王驰，包双友，李波，高鹏，
申请(专利权)人：广东省蔚蓝环境技术研究院云南蔚蓝环境工程技术有限公司江西省润穹环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：