[发明专利]一种自清洁氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自清洁氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法，所述自清洁氧化石墨烯纳滤膜包括支撑层和功能层，所述功能层为GO‑PPy@TiO₂杂化膜；其制备方法包括以下步骤：采用聚吡咯包裹二氧化钛纳米颗粒，形成PPy@TiO₂杂化结构；分别配置PPy@TiO₂纳米颗粒分散液与GO分散液，将其混合均匀后采用真空抽滤的方法抽滤至所述支撑层上，得到所述自清洁氧化石墨烯纳滤膜。本发明的自清洁氧化石墨烯纳滤膜具有自清洁作用，水通量大，阳离子染料截留效率高，提高其在水处理中的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳滤膜技术领域，特别涉及一种自清洁氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜技术是一种高效、节能的新兴分离膜技术，其中氧化石墨烯(GO)以其优异的机械稳定性以及可控的层间距成为理想的纳滤膜材料。然而，氧化石墨烯膜(GO膜)污染问题阻碍了其在实际水处理中的应用，使其无法保持长期有效的染料去除率。同时，当染料分子小于氧化石墨烯膜层间距并且带有正电荷时，氧化石墨烯纳滤膜将显示出较低的染料截留效果。因此，开发一种长效、快速去除荷正电的染料小分子的氧化石墨烯纳滤膜是具备现实意义的。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种自清洁氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种自清洁氧化石墨烯纳滤膜，包括支撑层和功能层，所述功能层为GO-PPy@TiO₂杂化膜。

作为优选，所述支撑层为聚偏氟乙烯膜，所述聚偏氟乙烯膜的孔径为0.02μm。

另一方面，还提供一种上述自清洁氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

采用聚吡咯包裹二氧化钛纳米颗粒，形成PPy@TiO₂杂化结构；分别配置PPy@TiO₂纳米颗粒分散液与GO分散液，将其混合均匀后设置在所述支撑层上，得到所述自清洁氧化石墨烯纳滤膜。

作为优选，将PPy@TiO₂纳米颗粒分散液与GO分散液混合均匀后，采用采用真空抽滤、旋涂、压滤、溶剂挥发等方式将其设置在所述支撑层上；更为优选地，采用真空抽滤的方法将其设置在所述支撑层上。

作为优选，所述聚吡咯包裹二氧化钛纳米颗粒的具体方法为：称取一定量的吡咯和二氧化钛纳米颗粒加入纯水中超声分散30min，加入浓盐酸将溶液调节至酸性，采用紫外灯对调节后的溶液进行照射，使溶液中产生具有氧化性的羟基自由基，引发吡咯单体进行自由基聚合反应，反应3小时后终止反应，得到聚吡咯包裹二氧化钛纳米颗粒的PPy@TiO₂杂化结构。

作为优选，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为5-10nm，所述吡咯与二氧化钛纳米颗粒的质量比为10:1。

作为优选，调节至酸性的溶液其pH值小于3。

作为优选，采用紫外灯对调节后的溶液进行照射时，采用大于300r/min的转速对所述调节后的溶液进行搅拌。

作为优选，通过加入等体积的乙醇或调解pH至碱性，终止吡咯的聚合反应；调节至碱性的溶液其pH值大于11。

作为优选，所述PPy@TiO₂纳米颗粒的用量为1-10mg，更为优选地，所述PPy@TiO₂纳米颗粒的用量为5.5mg。所述的用量为一张膜里面PPy@TiO₂纳米颗粒的总用量。

作为优选，所述GO分散液的浓度为0.01-0.1mg/mL，更为优选地，所述GO分散液的浓度为0.05mg/mL。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：