[发明专利]一种氧化石墨烯膜的制备方法及其制备的氧化石墨烯膜在高浓度乙二醇溶液脱水中的应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯膜的制备方法及其制备的氧化石墨烯膜在高浓度乙二醇溶液脱水中的应用。该方法使用不同粒径的α‑Al₂O₃预先对多孔陶瓷管基底表面进行修饰后，通过浸涂法将氧化石墨烯溶液涂在载体上，制备得到氧化石墨烯膜；采用渗透汽化法，将制备的氧化石墨烯膜应用于高浓度乙二醇溶液的脱水过程。本发明的制膜方法快速简便、成功率高，制备的膜的形貌均匀平整，在高浓度乙二醇溶液的脱水过程中展现出良好的稳定性和分离效果，并可通过操作温度对膜通量、分离因子等性能进行调控，具有良好应用价值。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯膜的制备及应用技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯膜的制备方法及其制备的氧化石墨烯膜在高浓度乙二醇溶液脱水中的应用。

背景技术

乙二醇是一种重要的化学品，广泛应用于聚酯、塑料、防冻剂等生产领域。在工业生产中，产品的分离提纯是极为重要的过程，密切关系到生产成本和产品质量，在当今大力提倡节能环保的今天，发展新型的绿色高效分离技术显得尤为重要。

膜分离技术是一门集成高分子科学、物理化学、有机合成、化工分离、化工机械等科学知识的多学科交叉科学。近年来膜技术快速发展起来，作为一种分离、浓缩、提纯、净化的技术，相对于传统的蒸馏、萃取等工艺过程，具有分离效率高，操作方便、设备紧凑、环境安全、节能等优点。特别是在节能环保方面的优点以及目前在水资源再生利用技术的突出表现，使人们对膜技术的发展前景充满信心。

目前，世界膜市场处于快速发展阶段，在海水淡化、污水处理、石油化工、清洁技术、节能技术、生化、医药、食品、医疗卫生、环保、纺织、能源等诸多领域得到了广泛应用，已经形成了每年约百亿美元的产值，有力地促进了社会、经济、科学的发展，大力发展膜技术具有重要而深远的意义。有关膜技术与膜分离组件的全球年销售额每年都在迅速地增长，被认为是未来几十年最有发展前途的高新技术之一。

氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是最常见的一种石墨烯衍生物，是一种性能优异的新型碳材料，近年来受到广泛的关注，GO的基本结构与石墨烯相似，不同的是GO的表面和边缘分布着丰富的亲水性含氧官能团(羟基、羰基、羧基等)，由GO单原子薄片层堆积而形成的GO膜对水分子具有优异的透过性，因此在水处理、有机物/水混合物分离纯化等领域具有重要的应用价值。

而基于GO优异的亲水性和稳定性，通过GO膜并利用渗透汽化分离技术，可以高效的将高浓度乙二醇溶液中的少量水去除，达到提高产品质量、降低生产成本的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种氧化石墨烯膜的制备方法。该方法使用不同粒径的α-Al₂O₃预先对多孔陶瓷管基底表面进行修饰后，通过浸涂法将氧化石墨烯溶液涂在载体上，制备得到氧化石墨烯膜。制备方法快速简便、成功率高，制备的膜均匀平整，膜厚度可根据实际需要进行调节。

本发明的目的还在于提供所述制备方法制备的氧化石墨烯膜在高浓度乙二醇溶液脱水中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种氧化石墨烯膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)对陶瓷管基底进行表面清洗、上釉和煅烧后，将不同粒径的商品α-Al₂O₃粉体配制的水溶液通过擦涂法涂覆在陶瓷管基底表面，再次煅烧，得到表面平整均匀的陶瓷管基底；

(2)将步骤(1)得到的表面平整均匀的陶瓷管两端用聚四氟乙烯胶塞封堵后，竖直浸入氧化石墨烯(GO)水溶液中，取出后自然干燥，再次浸入氧化石墨烯水溶液中，重复2～10次层层堆积(layer-by-layer)后，常温空气中静置，得到所述的氧化石墨烯膜。

进一步地，步骤(1)中，所述陶瓷管为多孔氧化铝陶瓷管，孔径为1.0μm。