[发明专利]一种疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法，所述制备方法为：以聚砜超滤膜作为基膜，以间苯二胺为水相单体，以均苯三甲酰氯为油相单体，以十八胺改性的氧化石墨烯为油相添加剂，以正己烷为油相溶剂，采用界面聚合法制备得到疏水改性氧化石墨烯反渗透膜。本发明以十八胺改性的氧化石墨烯作为油相添加剂，成功解决了氧化石墨烯在油相中的分散问题，制备得到的反渗透膜具有高通量和高盐截留率。

(一)技术领域

本发明涉及一种疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法。

(二)背景技术

全球淡水资源的稀缺问题促使了反渗透(RO)脱盐技术的广泛研究。RO技术是一种节能高效的物质分离技术，其原理是在施加一个高于溶液的渗透压力下，利用反渗透膜的选择透过特性，以逆浓度梯度的方式将溶液中溶剂与溶质分离开来，可实现废水的循环利用、海水淡化和对有用物质的回收，与常规技术相比，具有操作简单，水通量高，能耗低和化学需求少等优点。RO技术于20世纪60年代开始经历了50年的高速发展，从醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺膜到纳米复合膜。通常，薄层复合反渗透(TFC)膜由聚酰胺(PA)薄表层组成，用以控制膜的选择性和渗透性能，以聚砜(PSF)基底和负责的织物层为膜支撑层。通量、截留率、耐污染性以及稳定性是衡量膜性能的几个主要的指标。其中芳香族聚酰胺膜具有截留率高、通量大、应用pH范围宽(4～11)、化学稳定性优良、操作压力要求低、耐生物降解等优点，但存在的主要问题是通量与截留率的背反效应，因此通过添加具有特定性质的纳米材料对其进行改性，以提高其性能。

对于反渗透膜的改性，可分为表面改性与纳米共混。其中，国内外众多研究证明，将氧化石墨烯添加到反渗透膜中制备的混合基质(TFN)膜，可有效改善通量、截留率、耐氯性等膜性能。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种衍生物，与石墨烯相似，具有二维平面结构，在二维平面结构表面含有大量羧基、羟基等含氧官能团，这些基团的存在使石墨烯表面呈电负性，氧化石墨烯片层之间的静电斥力使GO可以均匀的分散在水溶液中。但在乙二醇、正己烷等有机溶剂中分散量则十分有限并且极易发生团聚。由于界面聚合过程涉及到水相和油相两相，所以存在两种不同的掺杂的方式。GO是亲水物质，看起来将GO添加到水相中更为合适，但由于界面聚合过程是水相中MPD分子向油相TMC扩散，所以可能导致混合基质中GO含量过低；如将GO添加进油相中理论上可增加混合基质中GO的量，但GO在油相中易团聚，这就需要对氧化石墨烯进行功能化改性，其目的是使氧化石墨烯能够均匀地分散在有机溶剂中。

本申请中，作者通过在界面聚合前的有机相中掺杂适量经过十八胺改性的氧化石墨烯，成功制备出高通量高截留率的TFN膜。

(三)发明内容

本发明的目的旨在解决氧化石墨烯在油相的分散问题、提供一种高通量、高盐截留率的疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法，所述制备方法为：

以聚砜超滤膜作为基膜，以间苯二胺(MPD)为水相单体，以均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，以十八胺改性的氧化石墨烯为油相添加剂，以正己烷为油相溶剂，采用界面聚合法制备得到疏水改性氧化石墨烯反渗透膜。

本发明所述疏水改性氧化石墨烯反渗透膜的制备方法，使用十八胺改性的氧化石墨烯作为油相添加剂，由于氧化石墨烯表面有许多羧基和羟基，能够与氨基发生缩聚反应生成酰胺键，使片状的石墨烯表面就被接上了具有烷基链的酰胺结构，这可以阻碍GO之间的团聚倾向且使其更好地分散于油相中。将改性后的氧化石墨烯掺杂于均苯三甲酰氯(TMC)的有机相中，与间苯二胺(MPD)的水相进行界面聚合反应，可在短时间内形成致密交联的复合膜。