[发明专利]石墨烯衍生物复合薄膜及其制造方法和异丙醇分离薄膜

说明书

技术领域

本发明是关于一种复合薄膜及其制造方法，特别是关于一种石墨烯衍生物复合薄膜及其制造方法和由该石墨烯衍生物复合薄膜构成的异丙醇分离薄膜。

背景技术

醇类与水的分离，通常使用的方法，例如蒸馏、薄膜分离法等，然而随着工业发展，广泛使用醇类与水进行制造工艺的清洗步骤，特别是例如半导体制造工艺、太阳能电池制造工艺等，产生大量的醇类与水的废水，而这些废水目前无有效的回收及纯化技术进行处理，在环保、节省能源及节省成本的考虑下，需要有效的回收及纯化技术。

借由薄膜分离法进行醇类与水的分离，与蒸馏法比较，在环保、节省能源及节省成本的考虑下为较理想的方法。然而，分离薄膜的效率，影响分离醇类与水的混合液的实用性。作为醇类与水的分离薄膜，例如，聚丙烯腈的复合薄膜（参考H.Ohya et.al,J.of membrane Science,Vol.68,issue1-2,pp.141-148(1992)），几丁聚糖（chitosan）的复合薄膜（参考M.Ghazali et.al,J.of membrane Science,Vol.124,issue1,pp.53-62(1997)）。但是，该些薄膜分离法，在温度约60～70℃下进行蒸发渗透，有耗费能源、分离效率差、分离效果不良、实用性不佳等的问题。

另一方面，已有文献揭露氧化石墨烯薄膜（R.R.Nair et.al,Science,Vol.335,pp.442-444(2012)）的独立薄膜（standalone membrane），具有氦气无法通过而水可自由通过的特性，但是该薄膜在溶液中会损毁破裂，仅能利用于气体分离，无法浸渍于液体中，因此无法应用于液体分离，特别是上述的水处理。

因此，亟需新的分离效果好、分离效率佳的分离薄膜，适合应用于工艺废水等的醇类与水的分离。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯衍生物复合薄膜，具有复合薄膜含浸于纯水中时的孔径大于复合薄膜含浸于纯醇类中时的孔径，且复合薄膜含浸于水与醇类的混合液中时的孔径随该混合液中的水或醇类的浓度变化的特性，可作为智能型分离薄膜；其利用多层的石墨烯衍生物层，可有效地分离醇类与水的混合液，特别是异丙醇的分离。

本发明的另一目的在于提供一种上述石墨烯衍生物复合薄膜的制造方法。

本发明的又一目的在于提供一种异丙醇分离薄膜。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的石墨烯衍生物复合薄膜，包括：支持薄膜，其由多孔性聚合物所构成；以及多层的石墨烯衍生物层，设置于该支持薄膜上，该石墨烯衍生物层的层与层之间的距离为0.3～1.5nm，该多层的石墨烯衍生物层的总厚度为100nm以上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该多层的石墨烯衍生物层是使用石墨烯衍生物的分散液，借由高压方式，使石墨烯衍生物沉积于该支持薄膜上。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该支持薄膜为由选自下列群组的聚合物所形成的多孔性薄膜：聚丙烯腈（polyacrylonitrile）、纤维素乙酸酯（cellulose acetate）、聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride）、聚砜（polysulfone）、聚酰亚胺（polyimide）。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该石墨烯衍生物具有1～200μm的平均粒径。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该石墨烯衍生物复合薄膜含浸于纯水中时的孔径，大于该石墨烯衍生物复合薄膜含浸于纯醇类中时的孔径。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该石墨烯衍生物复合薄膜含浸于水与醇类的混合液中时的石墨烯衍生物层的层间距，随该混合液中的水或醇类的浓度变化。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该支持薄膜表面的孔洞平均直径为50～300nm，截面的孔洞的平均直径为1～5μm。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中该多层的石墨烯衍生物层的总厚度为100nm至1000nm之间。

前述的石墨烯衍生物复合薄膜，其中高压方式是使用压力为5～10Kg/cm²的气体压力进行。