[发明专利]还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯‑聚氨酯双海绵吸附膜及其制备方法和应用，还原氧化石墨烯‑聚氨酯双海绵吸附膜包括还原氧化石墨烯海绵体和聚氨酯热压海绵膜，所述还原氧化石墨烯海绵体均匀填充于聚氨酯热压海绵膜的孔隙内并与聚氨酯热压海绵膜物理结合。其制备方法包括以下步骤：（1）氧化石墨烯‑聚氨酯海绵体分散液的制备；（2）冷冻干燥；（3）热压成膜。该还原氧化石墨烯‑聚氨酯双海绵吸附膜具有吸附性能好、去除水体中污染物效率高、可大尺寸制备及易回收且可反复使用等优点，该制备方法工艺简单、成本低，有望实现工业化生产。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜及其制备方法和应用。

背景技术

水体中染料、重金属、抗生素、油污以及苯系有机物等污染物的治理已成为社会广泛关注的焦点。这些污染物对人类生产生活、身体健康及周围生态环境带来巨大的危害。目前，有效治理这些污染物的方法主要有吸附法、反渗透法、絮凝沉淀法等方式，其中吸附法是目前使用作为广泛的污水处理方式，其具有较高的吸附速率、吸附效果好等优点。而具有高比表面积、强吸附效果的高性能吸附材料是目前在吸附研究领域中的主要研究方向。其中，海绵状的石墨烯材料是一种新型高效吸附剂，因其具有比表面积大，吸附效果好等特点，是非常具有潜力的新型吸附材料。但是其机械性能差，特别是难以在大尺寸条件下保持原有结构，因此极大的限制了其应用范围，另外一个不足之处是海绵状的石墨烯材料在吸附饱和有毒污染物后容易沉积在水体中，造成污泥大量蓄，很难回收利用，容易引发水体的二次污染。因此，亟待研发具有高吸附能力、可以大尺寸制备及可以有效反复使用具有高吸附性能的新型环保技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附性能好、去除水体中污染物效率高、可大尺寸制备及易回收且可反复使用的还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜，还相应提供一种工艺简单、成本低的上述还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜的制备方法，相应地，还提供一种上述的还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜在吸附水体中污染物中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜，包括还原氧化石墨烯海绵体和聚氨酯热压海绵膜，所述还原氧化石墨烯海绵体均匀填充于聚氨酯热压海绵膜的孔隙内并与聚氨酯热压海绵膜物理结合。

上述的还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜，优选的，所述还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜的厚度为1mm～5mm。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚氨酯海绵体加入到氧化石墨烯的分散液中，在超声条件下使氧化石墨烯进入到聚氨酯海绵体的孔隙中，得到氧化石墨烯-聚氨酯海绵体分散液；

（2）将步骤（1）所得的氧化石墨烯-聚氨酯海绵体分散液进行冷冻干燥，使氧化石墨烯形成氧化石墨烯海绵体，得到氧化石墨烯-聚氨酯双海绵复合体；

（3）将步骤（2）所得的氧化石墨烯-聚氨酯双海绵复合体进行热压，使聚氨酯海绵体形成聚氨酯热压海绵膜，并使氧化石墨烯海绵体还原为还原氧化石墨烯海绵体，得到还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜。

上述的还原氧化石墨烯-聚氨酯双海绵吸附膜的制备方法，优选的，所述步骤（1）中，所述氧化石墨烯的分散液中，分散介质为水，氧化石墨烯的浓度为2mg/L～20mg/L。

更优选的，氧化石墨烯的表面包覆有表面活性剂，表面活性剂包括硅烷偶联剂、十六烷基磺酸钠、十二烷基二甲基溴化铵中的一种或者多种。

其中，也可以采用改性的氧化石墨烯代替氧化石墨烯，改性的氧化石墨烯包括氨基化氧化石墨烯、磺酸化氧化石墨烯或偶联剂改性后的石墨烯衍生物。