[发明专利]一种氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜制备方法

说明书

本发明公开了一种氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜制备方法，包括制备氧化石墨烯基3D纳米颗粒，制备氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒，采用高分子超滤膜为基底膜，将氧化石墨烯基3D纳米颗粒分散到多元胺的水相溶液或多元酰氯的油相溶液中，浸泡、固化、漂洗、晾干后，得到氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜。由于氧化石墨烯基3D纳米颗粒在纳滤膜分离层中的添加，使得该分离膜的亲水性、渗透性和截留特性均得到了较好地改善。新型的氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜可广泛地应用在环境、生物、医药、食品等各个领域。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜制备方法。

背景技术

膜分离技术在现代社会的各个方面都逐渐发挥着越来越重要的作用，膜分离技术是指以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透、液膜分离、气体膜分离、电渗析等。

反渗透膜(Reverse Osmosis,简称RO)能以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，选择性地截留离子物质而只透过溶剂，从而实现对液体混合物的分离。反渗透过程的操作压力差一般为1-10MPa，截留组分为的小分子溶质。纳滤(Nanofiltration，简称NF)是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜过程，其孔径范围在几个纳米左右。纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200-1000之间的有机物有较高的脱除率。在相同通量条件下，纳滤膜所要求的驱动压力比反渗透膜要低得多(压力范围)，是近年来发展较快的新型分子级分离技术，在水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓縮(如染料、抗生素、多肽、多糖等化工和生物工程产物的分级和浓缩)以及脱色和去异味等领域具有广阔的应用前景。

制备纳滤和反渗透膜的方法中，界面聚合法是最正常用的一种。两相溶液中单体浓度、界面聚合反应温度、界面聚合反应时间、添加剂的种类等都会影响界面聚合反应的效果。近年来，无机纳米颗粒的发展进展迅速，在聚合分离层中添加纳米颗粒会在一定程度上改善纳滤膜和反渗透膜的水通量和抗污染性能。

但是，无机纳米颗粒极易团聚，一般直接性的添加会导致颗粒分散效果差，成膜不均等现象。采用界面聚合法制备复合有机分离膜的过程中，无机纳米颗粒能有效地、较好地分散在纳滤和反渗透膜的选择层中，是制膜成功的关键。因此，制备出能在分离层中具有良好分散性能，且嵌合效果好的颗粒尤为重要。

发明内容

本发明提供一种氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜制备方法。

一种氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜制备方法，包括下述步骤：

1)氧化石墨烯基3D纳米颗粒制备:配制浓度为60～95wt％的无水乙醇和纯水的混合溶液，按照质量比向1L混合液中加入2～50mg氧化石墨烯粉末，将混合液的pH值调至8.0～9.0，得到碱性溶液，按照质量比在1L碱性液中滴入0.5～5mg的正硅酸乙酯，超声，常温储存，离心，并用无水乙醇反复清洗滤饼，真空冷冻干燥24h，所得氧化石墨烯基3D纳米颗粒储存备用；

2)氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒制备：按质量比为1：(30～100)将氧化石墨烯基3D纳米颗粒分散于乙醇中，并加热到70～80℃，加入质量分数为1wt％的3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)，回流反应，离心，并用乙醇洗涤，烘箱干燥，即得到氨基改性的氨化氧化石墨烯基3D纳米颗粒；

3)复合有机分离膜的制备：采用高分子超滤膜为基底膜，将氧化石墨烯基3D纳米颗粒分散到多元胺的水相溶液或多元酰氯的油相溶液中，将基底膜在水相溶液中浸泡0.3～2min，取出后去除基底膜过量的水分，再浸泡在多元酰氯的油相溶液中0.5～2min，然后在45～65℃下固化5～30min，去离子水充分漂洗，在空气中晾干，即得氧化石墨烯基3D纳米颗粒改性有机分离膜。