[发明专利]一种氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯二氧化钛‑多巴胺PEI纳滤膜及其制备方法，通过hummers法制备氧化石墨烯溶液，通过溶胶‑凝胶法制得二氧化钛‑多巴胺水溶液，然后将氧化石墨烯溶液和二氧化钛‑多巴胺水溶液超声混合抽滤到有机超滤膜上，再抽滤PEI水溶液使膜层交联，获得氧化石墨烯二氧化钛‑多巴胺PEI纳滤膜，其在室温和0.69MPa压力下，纯水通量为90LHM，对50g/L的亚甲基蓝具有较高的截留。

技术领域

本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着膜行业的发展，膜技术成为水污染治理的有效手段。在水污染治理中，膜处理污水主要依靠膜孔径来分离污染物，达到稳定和较高的截留效率。有机分离膜因其亲水性差在分离过程中会造成膜污染，导致膜分离性能下降、能耗增加、使用寿命短等问题。因此开发性能优异的复合膜是目前膜分离材料领域的研究重点。氧化石墨烯作为一种具有较大比表面积的二维纳米碳材料，富含羟基、羧基等含氧官能团，具有亲水性强、易分散、抗污染能力强及易功能化设计等优点，是理想的表皮层材料。然而，单纯的氧化石墨烯由于其截留率和膜通量还难以满足实际应用的要求，因此有必要对氧化石墨烯膜进行改性，改变层间距离、孔径，从而提升氧化石墨烯复合膜截留率和膜通量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜。

本发明的另一目的在于提供上述氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜，包括有机超滤膜支撑体和功能层，功能层的制备方法为：将氧化石墨烯溶液和二氧化钛-多巴胺水溶液超声混合后于有机超滤膜支撑体的表面抽滤成膜，再于该膜上抽滤PEI水溶液以使膜层交联，即得该功能层；

上述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.2-0.5mg/L，二氧化钛-多巴胺水溶液的浓度为0.2-0.5mg/L，二氧化钛与多巴胺的摩尔比为0.8-1.2∶0.8-1.2，氧化石墨烯水溶液与二氧化钛-多巴胺水溶液的质量比为2∶1-2；

上述PEI水溶液的浓度为1-5wt％。

在本发明的一个优选实施方案中，所述有机超滤膜支撑体的材质为聚醚砜或聚碳酸酯。

进一步优选的，所述聚醚砜或聚碳酸酯的分子量为5-50KD。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氧化石墨烯水溶液与二氧化钛-多巴胺水溶液的质量比为1∶1。

上述氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)用改性的Hummers方法制备氧化石墨烯水溶液；

(2)将RO水滴加入钛有机盐的醇溶液中，再加入多巴胺，通过硝酸或盐酸进行解胶，在58-61℃下搅拌反应2.5-3.5h，获得pH＝3-5的所述二氧化钛-多巴胺水溶液；

(3)将氧化石墨烯水溶液与二氧化钛-多巴胺水溶液超声混合均匀，在所述有机超滤膜支撑体上抽滤成膜，再于该膜上用PEI水溶液进行上抽滤使膜层交联，形成所述功能层，接着烘干，即得所述氧化石墨烯二氧化钛-多巴胺PEI纳滤膜。

在本发明的一个优选实施方案中，所述钛有机盐为钛酸正丁酯或钛酸异丙醇酯。

进一步优选的，所述钛有机盐的醇溶液的浓度为0.1-1mol/L。

在本发明的一个优选实施方案中，所述滴加的速度为0.8-1.2滴/s。

在本发明的一个优选实施方案中，所述烘干的温度为30-80℃，时间为1-5h。