[发明专利]一种海水淡化膜的制备方法

说明书

本发明涉及新材料及膜分离技术领域，具体公开了一种海水淡化膜的制备方法，具体采用了三种不同结构的二胺单体对氧化石墨烯进行改性，实现纳米片层间距的调控以防止GO在水中出现层间膨胀，之后将其自组装在混合纤维素膜或醋酸纤维素膜上，最终获得改性氧化石墨烯复合膜，该改性氧化石墨烯复合膜具有高脱盐率、高通水量的特点，可以作为海水淡化膜使用。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，涉及一种海水淡化膜的制备方法，具体是指一种高脱盐率、高通水量的海水淡化膜的制备方法。

背景技术

在全球的总水量中，海洋和咸水湖水占97％左右，陆地水仅占3％(且被冰川占据了76％)，因此可利用的水资源仅为0.5％。这些仅有的淡水分布不均匀，导致全世界26个国家严重缺水，10亿人口缺乏安全饮用水。除了水资源的不足，随着工业技术的发展，工业污水的排出量迅速增加，造成的危害已成为严重的社会危机。全世界每年约有四千二百亿吨污水排入河流，造成河川、湖泊及近海五万五千亿吨的水体污染，约占总淡水量的三分之二。预计未来50年，世界人口将进一步增长40-50％，加之城市化和工业化，对现存水资源的需求将进一步增加。因此，世界大部分地区都面临着严重的淡水资源短缺的问题。

海水淡化主要是从水中去过滤掉杂质，即为从水中去除颗粒物而迫使水分子透过多孔介质的过程。目前，工业所用的主要海水淡化技术有反渗透、热多级闪蒸、电渗析和热多效蒸馏。其中，反渗透因为其低耗能、操作简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场成为应用最广泛的海水淡化技术。反渗透膜虽然已经商业化，但其水通量相对较低，化学稳定差，使用寿命也较短。

近年来，石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，因其由于其高比表面积、优异的电学、热学和力学性能在物理化学及材料科学领域等受到广泛关注。氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的一种衍生物，由于其卓越的分子渗透性能，在分子分离和脱盐领域具有广阔的发展前景。因为纳米片层的相互堆垛而具有层状结构并形成纳米层间通道，由于这种纳米结构的特殊性可实现纳米尺度下允许通过的分子及离子的筛选。而GO片层含有大量含氧基团使得氧化石墨烯具有良好的亲水性能，而独特的纳米结构形成sp2纳米毛细管网络从而实现超快速的水分子跨膜传输。

然而，GO膜的性能目前受限于溶液-扩散机制，离子筛分取决于GO层间距的大小。当将GO膜置于水溶液中时，水合作用将导致GO纳米片之间的间距增加。然而，精确可控还原GO薄膜使其层间距达到0.7nm以下，并在浸没过程中保持不变是GO膜在离子筛分和脱盐领域应用中所遇到的巨大挑战。因此，探寻一种合适的还原方法以精确调控GO薄膜的层间距，并在随后的水脱盐过程中保持界面物理化学性质和层间距不变将是GO薄膜应用于海水淡化领域的关键。

发明内容

针对现有材料存在的诸多问题，本发明提供了一种海水淡化膜的制备方法，具体采用了三种不同结构的二胺单体对氧化石墨烯进行改性，实现纳米片层间距的调控以防止GO在水中出现层间膨胀，之后将其自组装在混合纤维素膜或醋酸纤维素膜上，最终获得改性氧化石墨烯复合膜，该改性氧化石墨烯复合膜具有高脱盐率、高通水量的特点，可以作为海水淡化膜使用。

本发明的具体内容如下：

一种海水淡化膜的制备方法，所述的海水淡化膜为改性氧化石墨烯复合膜，具体采用三种不同结构的二胺单体对氧化石墨烯进行改性，实现纳米片层间距的调控以防止GO在水中出现层间膨胀，之后将其自组装在混合纤维素膜或醋酸纤维素膜上，最终获得改性氧化石墨烯复合膜。

其更为具体的步骤如下：