[发明专利]一种高透水性正渗透膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高透水性正渗透膜的制备方法，属于膜材料制备技术领域。本发明正渗透膜以醋酸纤维素微孔滤膜作为基膜，附着一层多孔氧化石墨烯层状膜，利用N‑乙烯基化吡咯酮中高极性的内酰胺基，N‑乙烯基化吡咯酮分子内含有一个五元环，性能稳定，能起到增加链刚性的作用，本发明利用γ射线对水辐解产生HO·自由基与氧化石墨烯反应而“刻蚀”出孔结构，HO·的羟基化反应是其在氧化石墨烯片层进行“刻蚀”孔结构的主要机理，本发明通过适宜的氧化石墨烯溶液浓度和辐照时间得到多孔氧化石墨烯层状复合膜，另外利用辐照法在氧化石墨烯面内“刻蚀”出的孔洞进一步为水分子进入层间提供了额外入口，提高正渗透膜的透水量，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种高透水性正渗透膜的制备方法，属于膜材料制备技术领域。

背景技术

正渗透技术是近年来发展起来的一种膜分离技术，是一种依靠溶液渗透压作为驱动力达到目标溶液分离的一项技术。其特点在于不用外加压力即可达到目标体系的分离，抗污染能力强、常温常压下即可操作，是一种节能环保、可持续发展的分离方式。正渗透膜分离技术因此适用于海水淡化、硬水软化、废水处理、盐水浓缩、食品浓缩、药物缓释、野外生存等诸多领域。

正渗透膜作为一种选择性透过膜，是正渗透分离技术的基础。正渗透过程中，水通过正渗透膜从高水化学势一侧向低水化学势一侧传递，而水分子之外的溶解物质被截留在原料液一侧，从而实现了水的分离。正渗透膜不仅需要厚度尽量薄，以便让原料液接近驱动溶液，保持高渗透压；同时也需要足够强韧，可抵抗渗透产生的水流压力。因此合成适用于正渗透分离的正渗透膜是至关重要的。采用界面聚合复合法制备具有超薄表层的分离膜是目前该领域制备分离膜的最主要方法。

随着社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源短缺问题已经引起世界各国的普遍重视。我国是水资源大国，同时也是最为缺水的国家之一。从海水中获取淡水资源是解决淡水资源短缺问题的重要方法。传统的海水淡化主要采用反渗透膜技术，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离技术，对反渗透膜一侧的料液施加压力，当压力超过其渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在反渗透膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液，高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。在正渗透膜技术中，正渗透膜材料是关键，这种膜必须要能提供较大的水通量，具有高盐截留量。

因此，发明一种透水性高且盐截留量高的正渗透膜对膜材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前正渗透膜亲水性差，透水量低，盐截留量低的缺陷，提供了一种高透水性正渗透膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高透水性正渗透膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）取25～30mL浓硫酸溶液置于烧杯中，依次加入3～4g天然石墨粉，2～3g过硫酸钾和4～5g五氧化二磷，得到混合液，将装有该混合液的烧杯置于水浴锅中，以300～400r/min的转速搅拌反应后，过滤分离得到滤渣，将滤渣用蒸馏水洗涤至中性，随后置于烘箱中干燥4～5h，得到预氧化石墨粉；

（2）量取100～110mL浓硫酸溶液置于烧瓶中，在冰水浴条件下，依次加入上述预氧化石墨粉、2～3g硝酸钠、10～15g高锰酸钾，以400～500r/min的转速搅拌反应，待搅拌反应结束后，将水浴锅温度升温，继续反应，沿瓶壁加入300～350mL蒸馏水，搅拌30～40min后，继续升高水浴锅温度，搅拌30～35min，搅拌结束后向溶液中滴加纯过氧化氢，直至烧瓶中液体呈亮黄色；

（3）用去离子水稀释上述烧瓶中液体，将稀释后的液体装入透析袋中，用蒸馏水透析，直至透析液呈中性，将透析液稀释成稀释液，置于冰水浴条件下用超声清洗机，对稀释液超声清洗20～25min，得到氧化石墨烯原液；