[发明专利]一种增强氧化石墨烯复合膜水稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种增强氧化石墨烯复合膜水稳定性的方法。使用短链分子交联氧化石墨烯相邻片层，同时使用长链分子粘合氧化石墨烯膜层与支撑层，能够有效增强氧化石墨烯复合膜层间和界面的结构稳定性。该方法解决了一般氧化石墨烯复合膜在水溶液中易溶胀、再分散、以及膜层与支撑层之间结合性差的问题，操作简单，便于实现氧化石墨烯复合膜在高压、错流条件下长时间稳定操作。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种使用短链分子交联氧化石墨烯相邻片层、长链分子粘合氧化石墨烯膜层与支撑层来增强氧化石墨烯复合膜水稳定性的方法。

背景技术

膜分离技术是治理水污染的有效技术之一，具有能耗低、效率高等优势。氧化石墨烯材料具有独特的二维结构和丰富的含氧基团，是一种理想的膜材料。然而，由于氧化石墨烯膜层层间及氧化石墨烯膜层与支撑体界面缺乏强作用力，氧化石墨烯膜在水溶液中会出现溶胀、再分散、以及膜层与支撑层剥离等现象，难以保持膜完整性，从而限制了氧化石墨烯膜在水处理方面的实际应用。因此，急需一种有效的方法增强氧化石墨烯复合膜的水稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有氧化石墨烯膜在实际应用中存在的问题，提供一种增强氧化石墨烯复合膜水稳定性的方法。

本发明的技术方案为：一种增强氧化石墨烯复合膜水稳定性的方法，其具体步骤如下：

(1)氧化石墨烯分散液的配置：将氧化石墨烯材料加入水中，经搅拌、超声后得到均匀的氧化石墨烯分散液；

(2)短链分子交联氧化石墨烯：将短链分子溶解于氧化石墨烯分散液中，得到短链分子交联氧化石墨烯制膜液；

(3)长链分子修饰支撑体：将长链分子溶解于水中，加入交联剂再搅拌1～5分钟得长链分子溶液；将长链分子溶液涂覆在陶瓷或有机支撑体表面，保持1～15分钟后清洗多余溶液，将处理后的支撑体烘干，待用；

(4)氧化石墨烯复合膜的制备：将步骤(2)制得的短链分子交联氧化石墨烯制膜液通过压力驱动沉积在长链分子修饰的支撑体上形成膜层，将制备的氧化石墨烯复合膜烘干。

优选步骤(1)中所述的氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量百分浓度为0.0009～0.01％。

优选步骤(2)中的短链分子为乙二胺、丙二胺、对苯二胺或多巴胺；短链分子交联氧化石墨烯制膜液中短链分子质量百分浓度为0.01～0.5％。

优选步骤(3)中所述的长链分子为壳聚糖、海藻酸钠或聚丙烯酰胺；所述的长链分子溶液中长链分子的质量百分浓度为0.04～0.5％。

优选步骤(3)中所述的交联剂为戊二醛或马来酸酐；所述的长链分子溶液中交联剂的质量百分浓度为0.04～0.5％。

优选步骤(3)中陶瓷支撑体的材质为氧化锆、氧化铝、氧化锌、莫来石、氧化硅或氧化钛的一种或一种以上的复合支撑体；有机支撑体的材质为尼龙、混合纤维素酯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯或聚酰亚胺；支撑体平均孔径为200～1000纳米；所述的陶瓷或有机支撑体为单管式、多通道管式、中空纤维式、片式或平板式。

优选步骤(3)中的涂覆方式为浸涂或擦涂。

优选步骤(3)中所述的支撑体烘干温度为40～80℃，烘干时间为4～12小时。

优选步骤(4)中所述的压力驱动制沉积为过滤或真空抽吸；其中过滤压力为1～6bar。

优选步骤(4)中所述的氧化石墨烯复合膜烘干的温度为30～60℃，烘干时间为6～24小时。

本发明使用短链分子交联氧化石墨烯相邻片层，同时使用长链分子粘合氧化石墨烯膜层与支撑层。

有益效果：