[发明专利]氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法。本发明所述的氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法包括：制备混合液，混合液为包括氧化石墨烯与酸化碳纳米管的水分散液，且氧化石墨烯与酸化碳纳米管的质量比为2～18；对混合液进行真空抽滤成膜；在对膜进行干燥处理，得到氧化石墨烯复合正渗透膜。本发明所述的制备方法具有简单、高效，能够制备在保持良好截留性能的同时，水通量高、杀菌性能良好、可大规模应用的正渗透水处理膜的优点。

技术领域

本发明涉及一种正渗透膜的制备方法，特别是涉及氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法。

背景技术

我国政府虽然很早就开始保护水资源并提倡节约用水，近几年更是加大了污水治理的投入，但是国内水处理的方法跟世界先进水平还有一定差距。针对缓解和解决水资源现状，目前人们采取很多途径和方法。其中，采用膜分离技术进行水处理已然成为了一种趋势，微滤、纳滤、超滤和反渗透已经完全成熟且实现工业化应用，正渗透(forward osmosis)是近几年发展起来的一种膜分离技术，它主要依靠膜两侧的浓度度差为驱动力，自发的实现水传递的膜分离过程。由于该过程不需要外界的压力，设备简单、不需要耐高压、耗能小、更加经济实惠，是目前膜分离领域的研究热点之一。

膜材方面，二维纳米片膜由于其优异的力学性能和可调节的分子/离子筛分性能而受到广泛关注近年来，二维膜在气体、金属离子、溶剂、染料等筛分方面得到了广泛的研究。作为一种重要的二维纳米材料，氧化石墨烯(graphene oxide，以下也简称为GO)在分离领域具有巨大的潜力。由于其优越的离子选择性、良好的机械强度、易于化学改性和耐污染的潜力，GO膜在水净化方面具有具有广阔的前景。

GO膜主要分为GO基杂化膜及GO层状膜。其中，GO层状膜是利用物理垒积的方法将GO片层逐层垒积构建成层状GO膜，因层状膜对水分子具有较好的通透性，且可以依靠纳米级别层间距的体积排阻效应对溶质进行选择性分离，另外可以通过调节GO层状膜的层间距来实现不同尺寸溶质的分离，因此GO层状膜具有较大的改性空间及在水处理领域有重要的应用前景。

GO层状膜制备方法简单、分离性能良好且具有优异的亲水性，在水处理领域具有巨大的潜力，但仍存在两个问题。首先，GO膜存在一个很大的弯曲面，这使GO膜的水通量受到很大限制，从而使其无法大规模应用。其次，GO膜的杀菌性能较弱，在实际应用过程中，水中的微生物很容易在膜上聚集并繁殖，从而导致膜使用寿命和性能下降。保持良好的截留性能的前提下提高GO膜的水通量和杀菌性能是制备可以大规模应用的正渗透水处理膜的关键。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法。通过以物理手段在氧化石墨烯中掺入特定比例的碳纳米管(carbon nanotube，以下也简称为CNT)、或碳纳米管和氧化石墨烯量子点(以下也简称为GO量子点)，来制备氧化石墨烯复合正渗透膜。该制备方法简单、高效，通过该制备方法，能够制备在保持良好截留性能的同时，水通量高、杀菌性能良好、可大规模应用的正渗透水处理膜。

本发明的一个目的在于，提供一种氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：制备混合液，上述混合液为包括氧化石墨烯与酸化碳纳米管的水分散液，且氧化石墨烯与酸化碳纳米管的质量比为2～18；对上述混合液进行真空抽滤成膜；在对上述膜进行干燥处理，得到氧化石墨烯复合正渗透膜。

通过该制备方法，能够制备在保持良好截留性能的同时，水通量高、杀菌性能良好、可大规模应用的正渗透水处理膜。

进一步地，上述混合液中，氧化石墨烯与酸化碳纳米管的质量比为4～9。由此制得的膜能够更好地在保持所需截留性能的情况下增加水通量。

进一步地，上述混合液还包括氧化石墨烯量子点，且上述混合液中，上述酸化碳纳米管与上述氧化石墨烯量子点的质量比为0.5～4。由此制得的膜在水通量的增加的同时抗菌性能更加优异。