[发明专利]一种褶皱石墨烯纳滤膜

说明书

本发明公开了一种褶皱石墨烯纳滤膜，纳滤膜位于多孔支撑膜上，纳滤膜厚度可控性好，可以跨越4nm‑100nm，对通量和截留率有宽范围的调控性,且表面褶皱，极大的提高了石墨烯纳滤膜的渗透面积，进而提高了通量本发明所制备的纳滤膜水通量高、抗污性能好，具有对有机染料接近100％的截留率以及较高的脱盐率。本发明制备方法简单易行、可控性强、生产成本较低且无污染，因此在纳滤领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种褶皱石墨烯纳滤膜。

背景技术

纳滤膜是一种截留分子量在200-1000Da之间的压力驱动的分离膜。纳滤技术具有低能耗、低投资、低维护成本、易操作、可靠性高和高通量的特点，它在很多场合可以取代反渗透，因此纳滤膜及纳滤技术已经在食品化工行业、医药行业、污水处理，脱盐工业等领域得到了广泛的应用。

现有的纳滤膜多为复合结构薄膜，即在多孔支撑层上形成一层具有选择分离作用的聚合物皮层。而皮层大部分是用界面聚合的方法得到。这种纳滤膜制备方法过程中需要两种反应活性很高的单体在有机相与水相发生反应，因此其生产过程会产生一定的环境污染且所得到的纳滤膜往往具有抗污抗氯性能差等缺点。

利用石墨烯非常大的宽厚比和氧化石墨烯在水中良好的分散性可以通过简单的真空抽滤法在多孔支撑层上得到石墨烯薄膜。石墨烯的发现者Geim课题组首次报道了这种石墨烯薄膜在分离领域具有非常诱人的应用前景后，石墨烯薄膜在分离膜领域的应用引起了全球广泛的关注。

Adv.Funct.Mater.2013,23,3693–3700报道的石墨烯纳滤膜能够对有机染料有着99％以上的截留率且对Na2SO2溶液也具有60％的截留率，这得益于石墨烯层间精确的层间纳米孔道以及氧化石墨烯表面丰富的负电荷。但是由于受限于渗透性与选择性的制约关系，现有报道的石墨烯纳滤膜的水通量都较低。纳滤膜是一种截留分子量在200-1000Da之间的压力驱动的分离膜。纳滤技术具有低能耗、低投资、低维护成本、易操作、可靠性高和高通量的特点，它在很多场合可以取代反渗透，因此纳滤膜及纳滤技术已经在食品化工行业、医药行业、污水处理，脱盐工业等领域得到了广泛的应用。

现有的纳滤膜多为复合结构薄膜，即在多孔支撑层上形成一层具有选择分离作用的聚合物皮层。而皮层大部分是用界面聚合的方法得到。这种纳滤膜制备方法过程中需要两种反应活性很高的单体在有机相与水相发生反应，因此其生产过程会产生一定的环境污染且所得到的纳滤膜往往具有抗污抗氯性能差等缺点。

利用石墨烯非常大的宽厚比和氧化石墨烯在水中良好的分散性可以通过简单的真空抽滤法在多孔支撑层上得到石墨烯薄膜。石墨烯的发现者Geim课题组首次报道了这种石墨烯薄膜在分离领域具有非常诱人的应用前景后，石墨烯薄膜在分离膜领域的应用引起了全球广泛的关注。

发明内容

本发明的目的是针对石墨烯纳滤膜水通量较低尤其是在高盐和高操作压力下水通量较低等问题，提供一种高通量，尤其是在高操作压力和高盐浓度下仍能保持较高通量的褶皱石墨烯纳滤膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种褶皱石墨烯纳滤膜，所述纳滤膜位于多孔支撑膜上，通过以下步骤获得：

(1)在AAO基底膜上抽滤得到厚度不大于100nm的氧化石墨烯膜；

(2)将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。

(3)用多孔支撑膜将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于多孔支撑膜表面，自然晾干。

进一步地，所述步骤2中，按压位置为AAO基底膜的边缘。

进一步地，所述步骤1中石墨烯的厚度为4nm。

进一步地，所述AAO基底膜的表面的孔隙率不小于40％。