[发明专利]埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用

说明书

本发明为一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用，其克服了现有技术中油水分离膜易结垢、分离效率低、无法重复使用、制备复杂的问题，本发明具有高水通量和高分离效率，可重复使用，可广泛用于含油污水处理和海洋溢油。本发明的埃洛石纳米管/氧化石墨烯膜由尼龙底膜和HNTs/GO复合层组成，具有水下超疏油特性。本发明的制备方法为：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。

技术领域：

本发明属于油水分离膜材料制备领域，涉及一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用。

背景技术：

膜分离是一种高效、节能的浓缩分离技术，其基本原理是利用选择性透过膜，在能量或者化学位差的推动下，对多组分物质进行分离、提纯、浓缩或富集等。高分子聚合物膜具有结构易调控、加工操作简单、价格低廉以及柔韧性好等优点，而且制膜技术丰富，成为目前最常用的商业膜。但是，高分子聚合物膜存在着固有的缺陷，例如易结垢、机械强度差以及热和化学稳定性差，无法广泛应用于工业生产。因此，具有优异的化学和物理性能，高可调性和可重复使用性的无机膜也越来越引起人们的关注，但无机膜在使用过程中存在脆性高、制备复杂等局限性，并且无机膜使用后需通过化学试剂的清洗才能继续使用，容易造成二次污染，目前主要应用于实验室或特定工况。

近年来，氧化石墨烯(GO)作为一种二维新材料广泛应用在气体分离、海水淡化和废水处理等领域。但是，在含油废水处理中GO膜的水通量较低，一定程度上限制了GO膜在油水分离方面的应用。为提高GO膜的水通量，研究人员通过在氧化石墨烯片层之间插入纳米点、氧化石墨烯量子点和碳纳米管等以扩大膜层间距，从而提高水的渗透性。虽然这些碳材料与氧化石墨烯有着较好的相容性，但存在原材料昂贵、制备工艺复杂、不利于大规模的制备和应用等缺点。因此，开发一种低成本、高水通量的GO基膜，对于含油废水处理显得尤为重要。

埃洛石纳米管(HNTs)作为一种天然纳米粘土，具有中空结构和独特的物理和化学特性。同时，埃洛石纳米管还具有低密度，耐高温，大的孔隙率和比表面积等优势。如能通过HNTs与无机物进行杂化形成亲水性良好的膜，可以提高分离膜的水通量和防污性能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用，其克服了现有技术中油水分离膜易结垢、分离效率低、无法重复使用、制备复杂的问题，本发明具有高水通量和高分离效率，可重复使用，可广泛用于含油污水处理和海洋溢油。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜，其特征在于：包括尼龙底膜，尼龙底膜作为支撑层，其上负载埃洛石纳米管/氧化石墨烯层形成油水分离膜，膜的厚度为300～700nm，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布形成插层结构。

尼龙底膜的孔径为0.1～0.4μm，埃洛石纳米管尺寸为30～70nm×1～3μm；尼龙膜为经过超声清洗的尼龙膜。

一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。

上述方法具体包括以下步骤：