[发明专利]水通量或截留率可控的氧化石墨烯/海藻酸钠复合纳滤膜

说明书

本发明公开了一种水通量或截留率可控的氧化石墨烯/海藻酸钠复合纳滤膜，是由以海藻酸钠SA表面改性制备的氧化石墨烯海藻酸钠稳定结构GO‑SA作为氧化石墨烯GO片层的间隔物与氧化石墨烯片层层叠堆积构成。该复合纳滤膜表面有起伏和褶皱，截面呈层堆叠结构，该堆叠结构中有稳定结构GO‑SA嵌在氧化石墨烯纳米层间。实验证实，本发明的复合纳滤膜有比纯氧化石墨烯膜有更高的水通量，随着GO‑SA加入量的增加，水通量也会随之增加，在分离染料方面也有突出的表现，对于测试的伊文思蓝有极好的截留性能，预示其在制备水通量和过滤性能设备以及纺织染料废水处理设备中有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种复合纳滤膜及其制备与应用，尤其涉及一种水通量或截留率可控的氧化石墨烯/海藻酸钠复合纳滤膜及其制备与应用，属于废水处理材料技术领域。

背景技术

水净化和水处理已成为人类面临的主要问题之一，对此人们开展了许多研究，以找到有效解决方案。膜分离材料需要调节污染物的有效截留和膜的渗透性。有效截留与孔结构密切相关，膜厚度影响渗透性。从这个角度来看，无机膜(陶瓷、硅、沸石等)和聚合物膜(聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)不是运输的最佳选择。目前2D材料脱颖而出，已成为研究和开发新型膜的理想材料。

常见的2D分离膜材料包括石墨烯基(GO)材料、共价有机框架(COF)和金属有机框架(MOF)。与其他二维材料相比，氧化石墨烯(GO)膜有面内孔，能选择性吸附污染物，且GO膜的高比表面积和可控孔径决定了其在改善膜分离方面有巨大潜力。由于GO独特的二维结构，机械强度高，吸附性好属性，调节GO的层间距、孔径或对GO功能化改性，将有望成为理想滤膜材料。

通过不同的改性方法，可调控层状氧化石墨烯膜结构的理化性质。功能化改性后的GO可以具有独特的性质，如化学性质稳定性和截留降解，这使得该膜适用于不同分离系统的材料。这些独特的性能使GO能满足不同的过滤要求，在废水净化领域应用前景广阔。

氧化石墨烯表面和边缘的含氧官能团能够提供与其他材料的反应位点，通过将小分子或大分子插层氧化石墨烯，能调控膜的层间间距。插层的方式一般分为物理复合、化学交联两类。实验证实物理插层等方式调控获得的氧化石墨烯膜对水渗透性的提高具有巨大的促进作用。经检索，利用氧化石墨烯上的含氧基团与海藻酸钠上的含氧基团通过氢键组合在一起生成氧化石墨烯海藻酸钠稳定结构GO-SA作为氧化石墨烯片层的间隔物与氧化石墨烯片层层叠堆积构成获得的具有水通量或截留率(水渗透性和染料选择性)可控的氧化石墨烯/海藻酸钠复合纳滤膜及其制备与应用还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种水通量或截留率可控的氧化石墨烯/海藻酸钠复合纳滤膜及其制备与应用。