[发明专利]石墨烯薄壁中空平板无机膜的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水质净化领域的技术，具体是一种石墨烯薄壁中空平板无机膜的制备方法及应用。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术，作为一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。

发明内容

本发明针对现有技术大多采用不同材质实现分离或只能单一地将氧化石墨烯或者石墨烯结合在陶瓷膜上，净化效果难以满足需要的缺陷，提出一种石墨烯薄壁中空平板无机膜的制备方法及应用，可以将氧化石墨烯或者石墨烯牢固的结合在陶瓷膜上，并且可用于水质处理和微气泡充氧曝气两个方面的水质改善的作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种石墨烯薄壁中空平板无机膜的制备方法，通过将中空平板无机膜浸入含有石墨烯或氧化石墨烯、聚砜、二甲乙酰胺与水的混合液中；然后依次经100～300℃高温均匀化处理以及-20℃～10℃的后固化处理，得到孔隙均匀细密的石墨烯平板无机膜。

所述的中空平板无机膜优选为平板结构，其壁厚小于等于3mm，孔径小于等于10μm

所述的中空平板无机膜，采用但不限于陶瓷、沸石、玻璃或合金。

所述的混合液，通过将石墨烯或氧化石墨烯、聚砜、二甲乙酰胺与水，按照(1～5％)：(3～7％)：(25～35％)：(53～71％)的重量比例混合后超声均质得到。

所述的石墨烯或氧化石墨烯的分散粒径低于0.02μm。

所述的浸入，以整体浸入并在室温至80℃条件下静置1～24小时。

所述的干燥，优选在高温处理前先经过高压气体冲洗表面。

本发明涉及上述方法制备得到的石墨烯薄壁中空平板无机膜，其壁厚小于等于3mm，孔径小于等于0.1μm。

本发明涉及上述石墨烯薄壁中空平板无机膜的应用，通过将石墨烯薄壁中空平板无机膜设置于过滤装置的出水端前的膜过滤工位或曝气工位，实现对水质的处理或微气泡充氧曝气。技术效果

与现有技术相比，本发明使得(氧化)石墨烯更稳定、牢固的与陶瓷结合，能被牢牢的锁定在1mm以内厚度的薄壁陶瓷膜上。本发明通透所需压力较小从而能够大幅度降低能耗。

具体实施方式

实施例1

本实施例具体制备方法包括以下步骤:

①配置混合液：将氧化石墨烯、聚砜、二甲乙酰胺与水，按照1％：3％：25％：71％。

②浸入无机膜：整体浸入并在室温条件下静置24小时。

③高温均匀化处理：经100℃高温均匀化处理。

④低温固化处理：-20℃的后固化处理。

本实施例制备所得产品的平均孔径0.08μm，在外压为0.05MPa，水通量为0.5m³/h·m²，出水悬浮污染物未检出。

本实施例通过高温、低温的交互作用，使得氧化石墨烯更牢固的结合在陶瓷膜上，并且100℃温度的热动力使得氧化石墨烯分布更均匀，与陶瓷膜结合的更牢靠，同时带走更多挥发性溶剂使得孔隙更通透，-20℃左右的低温使得与陶瓷膜结合后的氧化石墨烯更坚固、细密。

实施例2

陶瓷膜可以采用任意的无机膜代替，本实施例具体制备方法包括以下步骤:

①配置混合液：将石墨烯、聚砜、二甲乙酰胺与水，按照5％：7％：35％：53％。

②浸入无机膜：整体浸入并在80℃条件下静置1小时。

③高温均匀化处理：经300℃高温均匀化处理。

④低温固化处理：10℃的后固化处理。

本实施例制备所得产品的平均孔径0.04μm，在外压为0.05MPa，水通量为0.3m³/h·m²，出水悬浮污染物未检出。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。