[发明专利]一种高分子修饰的石墨烯过滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分子修饰的石墨烯过滤膜的制备方法，属于油水分离膜材料技术领域。其技术方案包括如下步骤：将清洁处理后的不锈钢网表面涂覆聚多巴胺，然后与氧化石墨烯反应制得氧化石墨烯/聚多巴胺表面涂覆的不锈钢网；再在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将聚合物接枝在氧化石墨烯/聚多巴胺表面涂覆的不锈钢网上，制得超亲水性的高分子修饰的石墨烯过滤膜。本发明的有益效果为：本发明将特殊浸润性高分子涂覆于机械强度较高的不锈钢网基底上，将氧化石墨烯更加牢固的锁在聚多巴胺表面涂覆的不锈钢网上，制备得到的超亲水性的油水分离膜，机械性能好，使用寿命长；本发明的制备方法简单易行，成本低，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及油水分离膜材料技术领域，尤其涉及一种高分子修饰的石墨烯过滤膜的制备方法。

背景技术

随着我国工业的快速发展，含油废水排放量也逐年增加，成分日趋复杂。若油田废水未经处理直接排放，不但造成水资源的极大浪费，同时也造成严重的环境污染。随着国家环保要求的提高及节能减排政策的提出，含油废水处理技术成为影响油田可持续发展的重要因素。

膜分离技术是一种新型的油水分离方式，具有能耗低、单级分离效率高、过程灵活简单、环境污染低、通用性强等优点。膜是膜分离技术的核心。随着材料科学的发展，近年来基于特殊润湿性的表面材料研究发展迅猛，主要包括超亲水、超疏水、超亲油、超疏油、超双疏、超双亲表面等。通过设计材料表面的特殊浸润性，得到超疏油或者超疏水的分离材料，无疑是提高其油水分离性能最有效的手段，尤其是具有超亲水和水下超疏油性能的膜，当含油废水接触膜表面时，水可以快速浸润往下渗透，而膜表面始终保持超疏油性，油阻截在过滤膜表面，从而达到动态流体中油水混合物高通量快速分离的效果，应用前景更为广阔。

以三维多孔石墨烯组装体作为膜材料，前期已实现石墨烯纳米材料规模化低成本的制备，以石墨烯纳米材料为原料制备的三维多孔石墨烯组装体，成本低廉、制备工艺简单、机械强度高、化学和热稳定性高，能作为优良的膜材料进一步推广应用。进一步将智能型温敏高分子修饰到石墨烯组装体表面，可制得在常温下具有优良超亲水-水下超疏油性的石墨烯复合过滤膜，分离效率高、分离速度快、绿色环保、抗污性能优良、可循环利用、使用寿命长。

在此基础之上，为了达到石墨烯膜的实际现场应用，一般需要将石墨烯膜固定在死端过滤装置或者错流过滤装置上使用。此过程中，膜体自身要承受来自液柱的巨大压力，这就要求石墨烯膜具有一定的机械强度；因此如何将浸润性高分子材料涂装在不同基底材料上，以提高石墨烯膜的强度，是目前急需解决的一个问题。

申请号为201810568258.X、名称为《一种氧化石墨烯/聚多巴胺表面修饰的油水分离钢丝网》的专利申请文件中公开了一种具有高效浮油分离能力的氧化石墨烯/聚多巴胺表面修饰的不锈钢丝网及其制备方法，将多巴胺和氧化石墨烯依次涂覆在钢丝网上制备氧化石墨烯/聚多巴胺表面修饰的不锈钢丝网，这种方法的缺点是氧化石墨烯涂覆的强度不大，多次使用后容易造成氧化石墨烯的破损脱落，影响使用寿命。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种涂覆强度大的高分子修饰的石墨烯过滤膜的制备方法，使用本发明的制备方法制得的高分子修饰的石墨烯过滤膜具有超亲水性，油水分离效率高并且使用寿命长。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高分子修饰的石墨烯过滤膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)将清洁处理后的不锈钢网表面涂覆聚多巴胺；

步骤(2)将步骤(1)中表面涂覆聚多巴胺的不锈钢网与氧化石墨烯反应制得氧化石墨烯/聚多巴胺表面涂覆的不锈钢网；

步骤(3)在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将末端带有巯基的聚合物P(MeO₂MA-co-OEGMA-SH)，接枝在步骤(2)制得的氧化石墨烯/聚多巴胺表面涂覆的不锈钢网上，制得超亲水性的高分子修饰的石墨烯过滤膜。