改性陶瓷分离膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115385724A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202210551923.0(22)申请日2022.05.18(71)申请人北京石墨烯研究院地址100095北京市海淀区翠湖南环路13号院智谷中心2号楼申请人北京大学苏州大学(72)发明人刘忠范薛载坤孙靖宇刘冰之(74)专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司11438专利代理师李华(51)Int.Cl.C04B41/87(2006.01)B01D71/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称改性陶瓷分离膜及其制备方法(57)摘要本发明公开一种改性陶瓷分离膜，包括陶瓷分离膜和直接生长在所述陶瓷分离膜表面的石墨烯层。本发明的改性陶瓷分离膜，在陶瓷分离膜表面直接生长石墨烯层，经过石墨烯层的改性，陶瓷分离膜具有良好的疏水性能，同时石墨烯层具有独特的孔状结构，有利于油脂类化合物的有效通过，降低陶瓷分离膜的平均孔径，提升离子以及大分子物质的截留率，实现物质的油水分离性能，可以应用于含油废水的处理以及高价值油水的回收等。CN115385724ACN115385724A权利要求书1/1页1.一种改性陶瓷分离膜，其特征在于，包括陶瓷分离膜和直接生长在所述陶瓷分离膜表面的石墨烯层。2.根据权利要求1所述的油水陶瓷分离膜，其特征在于，所述陶瓷分离膜过滤孔径为4nm～5000nm；优选4nm～200nm。3.根据权利要求1所述的油水陶瓷分离膜，其特征在于，圆柱状陶瓷分离膜的通道直径为1.0mm～10.0mm。4.根据权利要求1所述的油水陶瓷分离膜，其特征在于，所述陶瓷分离膜的材料选自氧化铝、氧化锆、二氧化钛、碳化硅、莫来石、堇青石、陶瓷纤维、天然沸石、粉煤灰、高岭土、凹凸棒土中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的油水陶瓷分离膜，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为3nm以上。6.一种如权利要求1‑5任一项所述的油水陶瓷分离膜的制备方法，其特征，包括：在所述陶瓷分离膜表面直接生长石墨烯层。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，采用气相沉积直接生长石墨烯层。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯层的生长温度为600℃～1200℃，压强为500Pa～101.325kPa，生长时间为1h～5h。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯层的生长温度为1000℃～1100℃。10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，生长所述石墨烯层所需的碳源甲烷、乙炔、乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、吡啶、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种。2CN115385724A说明书1/6页改性陶瓷分离膜及其制备方法技术领域[0001]本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种石墨烯改性的陶瓷分离膜及其制备方法。背景技术[0002]传统的陶瓷分离膜主要是由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)和二氧化钛(TiO2)等陶瓷材料构成，采用“错流过滤”的原理，使用液液分离的策略，即原料液在膜管内高速流动，利用膜两侧的静压差作为过滤时的推动力，在压力驱动下含有小分子化合物的液体沿垂直流体方向渗出膜外，大分子化合物则被截留在管内并不断压缩，实现化合物的分离。陶瓷分离膜广泛应用于废水处理、液体除菌过滤、膜催化反应等领域，然而由于传统未修饰的陶瓷分离膜平均孔径较大、过滤腔体易污染、过滤精度不高等固有缺陷，对于离子或者小分子污染物不能连续高效率过滤，对于油脂类化合物的高精度分离也是一大难题。针对这一问题，如何通过合理的设计对陶瓷分离膜进行功能化的改性，从而提升过滤精度，增强过滤效果也是一大挑战。发明内容[0003]为解决上述问题，本发明提供一种改性陶瓷分离膜及其制备方法。[0004]本发明一方面提供一种改性陶瓷分离膜，包括陶瓷分离膜和直接生长在所述陶瓷分离膜表面的石墨烯层。[0005]根据本发明的一实施方式，所述陶瓷分离膜过滤孔径为4nm～5000nm；优选4nm～200nm。[0006]根据本发明的另一实施方式，圆柱状陶瓷分离膜的通道直径为1.0mm～10.0mm。[0007]根据本发明的另一实施方式，所述陶瓷分离膜的材料选自氧化铝、氧化锆、二氧化钛、碳化硅、莫来石、堇青石、陶瓷纤维、天然沸石、粉煤灰、高岭土、凹凸棒土中的一种或多种。[0008]根据本发明的另一实施方式，所述石墨烯层的厚度为3nm以上。[0009]本发明另一方面提供一种上述油水陶瓷分离膜的制备方法，包括：在所述陶瓷分离膜表面直接生长石墨烯层。[0010]根据本发明的一实施方式，采用气相沉积直接生长石墨烯层。[0011]根据本发明的另一实施方式，所述石墨烯层的生长温度为600℃～1200℃，压强为50