一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法与应用技术

一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法与应用，属于水处理技术领域，包括以下步骤：将氧化石墨烯分散液及长链二胺组装到基膜上，热处理，制备得到长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜，所述长链二胺的间隔臂碳数

【技术实现步骤摘要】
一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其涉及一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]氧化石墨烯
(GO)
具亲水性
、
抗菌性和耐氯性能俱佳等特点，是一种优异的纳滤膜表面材料
。
将
GO
纳米片以层层堆砌方式修饰到基膜表面，并通过共价键交联层间，有望制得层间距在
1nm
水平的致密纳滤膜，为广泛的实际纳滤过程提供材料保障
。
[0003]近年来，大量的交联剂用于共价交联
GO
层间，主要有：二胺
/
多胺
、
硼酸
、
环糊精和均苯三甲酰氯组合
、
二酸
、
二异氰酸酯
、
巯基乙胺
、
硫脲
、
二醛
、
均苯三甲酰氯
。
理论上，控制共价交联剂间隔臂的长度稍小于截留对象的直径，便能实现有效截留
。
然而，此类纳滤膜的截留尺寸常远大于交联剂直径，难以实现对无机盐离子或分子量在
200
或稍低的中性分子的致密纳滤截留
。
[0004]从
GO
层状结构构建过程上看，小分子进入
GO
层间进而共价交联的过程中，常需使用显著过量的交联剂，在
GO
组装到基膜表面过程中，部分交联剂残留在
GO
层间，用于交联
。
这一过程中，交联分子通常是通过堵孔的形式进入
GO
层间，一方面导致交联分子在层间分布均匀性难以保障，交联层间结构易存在缺陷，另一方面导致交联分子利用率极低，背离了绿色制造的原则，限制其后续实际生产应用
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法与应用，首次使用丙二胺等长链二胺共价交联氧化石墨烯膜，且解决共价交联
GO
膜难以实现致密纳滤
(
有效截留高价无机盐离子
、
分子量小于
200
的中性小分子
)
的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将氧化石墨烯分散液及长链二胺组装到基膜上，热处理，制备得到长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜
。
[0008]优选的，所述长链二胺的间隔臂碳数
≥3。
本专利技术利用间隔臂碳数
≥3
的长链二胺交联
GO
是致密纳滤膜构建的必须条件，首次使用丙二胺等长链二胺共价交联氧化石墨烯膜，且解决共价交联
GO
膜难以实现致密纳滤
(
有效截留高价无机盐离子
、
分子量小于
200
的中性小分子
)
的问题
。
[0009]优选的，所述长链二胺包括丙二胺
、
丁二胺
、
戊二胺和对苯二胺中的一种
。
[0010]优选的，首先将氧化石墨烯分散液与长链二胺制备成制膜液，再将制膜液组装到基膜上
。
[0011]优选的，长链二胺在制膜液中的浓度为
0.5
μ
g
·
mL
‑1。
长链二胺作为共价交联剂，采用长链二胺共价交联
GO
膜是一种全新的插层方式，所制备的复合膜不仅能够实现致密纳
滤，还可以大大减少共价交联剂的使用量，仅为
GO
质量的
12
％，是目前常用二胺交联剂耗用量的
0.005wt
％，原子经济性提高了4个数量级，显著降低了交联分子的使用量，为实际生产应用带来前景
。
[0012]优选的，采用真空抽滤法
、
旋涂法
、
加压组装法或气液界面组装法将制膜液组装到基膜上
。
本专利技术对将制膜液组装到基膜上的方法并不做严格限制，能将制膜液成功组装到基膜上即可
。
[0013]优选的，热处理的温度为
80℃
，时间为
1h。
[0014]本专利技术中的基膜是常见的结构稳定的微滤膜
、
超滤膜基底，例如
PES
基膜
。
[0015]上述制备方法得到的长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜在截留高价无机盐离子中的应用，高价无机盐离子指的是二价或三价阴离子，如硫酸根离子
。
[0016]上述制备方法得到的长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜在截留分子量小于
200
的中性小分子中的应用
。
[0017]本专利技术长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的截留对象为本领域常见致密纳滤截留对象，比如：无机二价阴离子
、
无机三价阴离子
、
荷负电有机小分子和分子量
180
左右的中性小分子，再比如硫酸钠
、
硫酸镁和葡萄糖等
。
[0018]上述制备方法得到的长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜在纳滤
、
反渗透
、
正渗透
、
超滤
、
渗透汽化或油水分离中的应用
。
[0019]本专利技术基于长链二胺具有两亲性，通过提升碳链长度控制其分子结构中的疏水结构的大小，强化二胺分子与
GO
在水溶液中的相互作用，进而构建交联剂非聚集型
、
非堵孔式插层
GO
层间的方式，发展层间结构致密性好
、
制备过程更为绿色的长链二胺共价交联
GO
纳滤膜
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0021](1)
本专利技术制膜液中长链二胺的浓度仅为
0.5
μ
g
·
mL
‑1，是乙二胺交联体系的
0.005wt
％，原子经济性提高了4个数量级，非常有效地降低了共价交联分子的使用量，这为此类膜材料在实际生产中的应用提供了重要保障
。
[0022](2)
本专利技术制备的长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜不仅拓宽了共价
GO
纳滤膜的应用范围，还可以提高对常见致密纳滤截留对象的截留率，例如，对硫酸钠的截留率可达到
97
％，对葡萄糖的截留率达到
92
％
。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨烯分散液及长链二胺组装到基膜上，热处理，制备得到长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜
。2.
根据权利要求1所述一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述长链二胺的间隔臂碳数
≥3。3.
根据权利要求2所述一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述长链二胺包括丙二胺
、
丁二胺
、
戊二胺和对苯二胺中的一种
。4.
根据权利要求1所述一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于，首先将氧化石墨烯分散液与长链二胺制备成制膜液，再将制膜液组装到基膜上
。5.
根据权利要求4所述一种长链二胺交联氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，其特征在于，长链二胺在制膜液中的浓度为
0.5
μ
g
·
mL
‑1。6.
根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小玲，
申请(专利权)人：南昌师范学院，
类型：发明
国别省市：