[发明专利]一种多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法，本发明以聚醚砜作为基底，先涂覆一层多巴胺/氧化石墨烯复合物溶液，再涂覆一层聚乙烯醇水溶液，交替多次涂覆两种单体制备多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜，其膜层与基膜结合性好，表面含有大量的亲水基团，如羟基、羧基等，具有高纯水通量特点，同时膜层表面带负电，提高了膜层的盐截留率。

技术领域

本发明属于纳滤膜制备技术领域，具体涉及一种多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

20世纪80年代发展起来的纳滤是一种新型的压力膜驱动过程。纳滤膜的孔径范围在0.5-2nm之间，是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种分离膜。目前，纳滤膜的主要制备方法有界面聚合法、相转化法、荷电化法和共混法等，其中，界面聚合法是目前使用最多，应用最广的方法。界面聚合法主要是通过水相中的多元胺单体和油相中多元酰氯单体在界面发生聚合反应，形成超薄的聚酰胺功能层。界面聚合过程中最大的问题是基膜与分离层之间的溶胀度存在较大的差异，并且两者之间的相互结合力较弱，在较严苛的环境中使用容易使分离层从基膜层上剥离。因此，提高分离层与基膜层的粘合强度是急需解决的问题。

聚乙烯醇具有高度的亲水性，良好的抗污性和成膜性能成为亲水性膜材料之一，尤其是最为薄层致密层纳滤膜材料制备中有很强的吸引力。聚乙烯醇具有抗有机污染和耐氯性能，这两种性能是目前商用纳滤膜面对的主要挑战。但现有技术中，单纯的聚乙烯醇纳滤膜通量较低，限制了其在纳滤膜中的广泛应用。因此，制备高通量的聚乙烯复合纳滤膜成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液；

(2)将上述氧化石墨烯溶液用管式陶瓷膜进行错流过滤进行除杂，获得除杂后的氧化石墨烯溶液；

(3)在上述除杂后的氧化石墨烯溶液中加入盐酸多巴胺，用Tris-HCl缓冲液调节pH至8.4-8.6，获得混合悬浮液；

(4)将上述混合悬浮液在30-65℃下搅拌反应10-25h，再进行离心水洗以除去未反应完全的盐酸多巴胺，得到多巴胺/氧化石墨烯溶液；

(5)以聚醚砜超滤膜作为基膜，采用表面涂覆法在该基膜上先涂覆一层上述多巴胺/氧化石墨烯溶液，再涂覆一层聚乙烯醇溶液，交替涂覆若干次，即得所述多巴胺/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合纳滤膜。

在本发明的一个优选实施方案中，所述改进的Hummers法为：在反应容中加入鳞片石墨，在磁力搅拌下缓慢加入98％浓硫酸和95％浓磷酸，再分批次缓慢加入高锰酸钾接着于48-55℃搅拌反应10-15h，自然冷却至室温后，将物料缓慢浇在稀双氧水的冰块上，溶液变成亮黄色，即得所述氧化石墨烯溶液。

进一步优选的，所述鳞片石墨、98％浓硫酸、95％浓磷酸、高锰酸钾和稀双氧水的比例为2.5-3.5g∶340-380mL∶35-45mL∶15-20g∶380-420mL。

更近一步优选的，所述鳞片石墨、98％浓硫酸、95％浓磷酸、高锰酸钾和稀双氧水的比例为3g∶360mL∶40mL∶18g∶400mL。

在本发明的一个优选实施方案中，所述管式陶瓷膜的孔径为0.05μm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的pH为8.5。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(4)中，将所述混合悬浮液在30-60℃下搅拌反应12-24h。