[发明专利]一种氧化石墨烯定向分离膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯定向分离膜及其制备方法和应用。该制备方法包括：选取孔径为0.01～1.0μm的微滤膜作为支撑层；在所述支撑层的表面形成氧化石墨烯功能层；干燥使得所述支撑层和所述氧化石墨烯功能层牢固连接；其中，在所述形成氧化石墨烯功能层的操作中，通过压力过滤的方法将氧化石墨烯分散液过滤到支撑层的表面，所述氧化石墨烯分散液是通过将四硼酸钠加入到片径在0.5μm以下且层数在2～3层的氧化石墨烯溶液得到，其中氧化石墨烯与四硼酸钠的质量比为1：15～1：25。本发明具有操作简单可控、氧化石墨烯连接牢固、氧化石墨烯用量少，能结合其他抗污染技术有效控制膜污染、易于扩大化和规模化生产的优势。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯定向分离膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济发展过程中资源、能源压力日益增大，环境容量的饱和及人们环保观念的日益增强，水污染问题受重视越来越高，建立低耗、高效的污废水处理技术，尤其是面向安全回用的污废水深度处理技术已成为各级环保部门和水务企业的共识。膜分离技术具有分离效率高、工艺操作简单、可控性强和无二次污染的优点，在污废水深度处理领域具有广阔的应用前景。然而，膜分离工艺在实际使用过程中存在运行能耗大、易污染，有机膜耐氧化能力差、无机膜成本过高、浓水处理困难等问题，限制了其大规模应用。因此，开发低成本、抗污染、高稳定性的新型滤膜及其相应的应用技术对于推动膜分离技术的实际应用具有重要意义。

焦化工业、煤制气工业、制药、农药和印染工业在我国工业产值及工业结构中占了重要的地位。焦化废水、煤制气废水、制药废水、农药废水、印染废水被认为是典型的难降解工业废水，这类废水中常含有苯酚及杂环芳烃、多环芳烃等难降解化合物，还存在氯、氰基、硝基等毒性官能团抑制了微生物的活性，同时污染物分子结构中的芳香酮碳氧双键、偶氮键、含氮杂环结构由于其较强的吸电子效应，使其不易被氧化降解，以上这些因素等造成这几类废水在处理过程中，污染物生物降解速率低下，二级生物出水水质往往难于达到直排标准，有些甚至难于达到间接排放标准。苯酚、硝基苯、萘、喹啉、蒽醌类及偶氮类物质在生物厌氧好氧降解过程中，中间产物往往会有邻苯二酚、邻苯醌、苯醌、苯胺等中间产物，而这些中间产物一少部分易单一自聚合或相互自聚合(如苯醌与苯胺)生成大分子或高分子聚合物，同时活性污泥系统在降解有机物的同时也会分泌蛋白酶、脂多糖，以及自身裂解释放出肽聚糖、蛋白质等大分子物质，这些大分子聚合物结构更加稳定，极难再被微生物降解。而这些大分子物质如果不妥善的加以处置，在后续的消毒过程中及随尾水排放到环境中后，易再次发生转化，生成有毒有害污染物危害环境与人民健康。而如果想进一步处理这些大分子物质，往往需要深度处理工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种氧化石墨烯定向分离膜及其制备方法和应用，以期解决上述现有技术中存在的至少部分技术问题。

为实现上述目的，本发明的一方面提供一种氧化石墨烯定向分离膜的制备方法，包括：

选取孔径为0.01～1.0μm的微滤膜作为支撑层；

在所述支撑层的表面形成氧化石墨烯功能层；

干燥使得所述支撑层和所述氧化石墨烯功能层牢固连接；

其中，在所述形成氧化石墨烯功能层的操作中，通过压力过滤的方法将氧化石墨烯分散液过滤到支撑层的表面，所述氧化石墨烯分散液是通过将四硼酸钠加入到片径在0.5μm以下且层数在2～3层的氧化石墨烯溶液得到，其中氧化石墨烯与四硼酸钠的质量比为1：15～1：25。

优选地，其中，所述微滤膜选自平板膜、中空纤维膜、管式膜和陶瓷膜中的任一种。

优选地，其中，所述微滤膜的材料为聚四氟乙烯或聚醚砜。

优选地，通过控制离心速率为15000g～20000g，来筛选出片径在0.5μm以下、层数在2～3层的氧化石墨烯。