[发明专利]一种GO/SiO2

说明书

本发明属于材料制备和分离技术领域，具体涉及一种GO/SiO₂改性的纳米复合薄膜的制备方法。本发明制备GO/SiO₂改性的纳米复合薄膜的方法具体如下：首先将聚砜（PSF）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）混于N,N二甲基甲酰胺，通过流延法制备聚砜超滤膜；然后以GO、乙醇溶液、氨水、正硅酸四乙酯制备氧化石墨烯/二氧化硅复合纳米材料GO/SiO₂；最后依次将含有GO/SiO₂的哌嗪/水溶液、1,3,5‑苯三甲酰氯/己烷溶液倾倒于膜表面，再经过热处理，洗涤，得到GO/SiO₂改性的纳米复合薄膜。本发明制备的GO/SiO₂改性的纳米复合薄膜，热稳定性较好，抗蛋白质污染性得到明显改善，功能薄层的亲水性增加；该纳米复合薄膜含有的纳米SiO₂增大了GO的层间距，大大增加了膜的通量，有望用于工业水处理中。

技术领域

本发明属于材料制备和分离技术领域，具体涉及一种GO/SiO₂改性的纳米复合薄膜的制备方法。

背景技术

纳滤（NF）是上世纪80年代兴起的新型膜分离技术，NF膜孔径范围约为0.5-2nm，且其操作压力介于超滤（UF）和反渗透（RO）之间，因此又被称为“致密UF膜”或“疏松RO膜”。由于可以在相对较低的操作压力下高效分离多价盐和小分子量溶质（Mw在200和1000Da之间），NF膜被广泛应用于污水处理，海水淡化，食品加工和生物分离等诸多工业应用中。目前NF膜的制备方法主要分为相转化法和复合法，其中相转化法虽然较之于复合法操作更简便，但是传统的高分子膜材料很难通过相转化法直接制备得到NF膜。复合法制备NF膜是目前使用最多、工业化程度最高、商品化纳滤膜品种最多、产量最高的制备方法。复合法主要包括界面聚合法（IP法）、层层组装法、化学交联法和表面接枝法等。其中层层组装法、化学交联法及表面接枝法等相对于IP法，制备过程要更加繁琐，且产率低损耗大。因此IP法逐渐引起科研工作者的广泛关注，并已成为目前工业化生产商业NF膜最常用的方法。

IP法制备NF膜是指两种活性单体的分散溶液先后置于超滤基膜表面，通过单体在溶液界面发生缩聚反应形成一层具有纳米级孔径的聚酰胺超薄层，最终制备得到的NF膜又称为复合薄膜（TFC）。制备超滤基膜的高聚物材料通常包括聚砜、聚氯乙烯、氯化聚丙烯、聚碳酸酯等。其中聚砜不仅廉价易得，而且其具有良好的热力学性能、化学性质稳定等，所以目前绝大多数都采用聚砜膜作为聚酰胺复合纳滤膜的基膜。IP法能够在较短的时间内形成薄且均匀的聚酰胺层，极大地降低了TFC膜的操作压力，同时拥有较大的通量。但是，随着NF技术应用领域的拓展，NF膜所面临的分离环境也纷繁复杂，逐渐暴露出了诸多问题，如通量低和截留率低、易污染、机械强度低、耐热性能差等。因此，对于工业化的NF膜性能要求也越来越严格，如提升膜的热稳定性、机械强度、通量、截留率、抗污染能力等。为了解决这些问题，各种改性方法相继被提出来改善膜的性能。其中在TFC膜的超薄功能层内掺入无机纳米粒子不仅使复合膜具备聚合物膜特有的分离能力，还能引入无机纳米粒子本身的一些特殊性质，近几年来被广泛研究并取得了可观的成效。

二氧化硅（SiO₂）由于其结构灵活，且具有优异的光学，电学和热学性质而成为研究的热点。更重要的是，其表面富含亲水性基团（Si-OH），因此具有良好的亲水性。但是，将纳米SiO₂单独引入纳滤膜内会导致分散性不好且含量增大到一定值时容易团聚，严重影响膜的性能。因此，通过与其他无机材料杂化以改善其分散性问题刻不容缓。

发明内容