一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114405295A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202210052227.5B01D69/08(2006.01)(22)申请日2022.01.18B01D67/00(2006.01)C02F1/44(2006.01)(71)申请人大连理工大学C02F101/30(2006.01)地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人王春雷瞿国壮许凤段松君王同华(74)专利代理机构辽宁鸿文知识产权代理有限公司21102代理人王海波(51)Int.Cl.B01D71/10(2006.01)B01D71/02(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D69/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。在多孔氧化石墨烯层间嵌入纳米纤维，多孔氧化石墨烯的面内纳米孔提供额外传输通道，嵌入纳米纤维可以控制多孔氧化石墨烯层间距，形成流体快速通过的纳米通道，与氧化石墨烯多孔结构复合后，可以有效缩短分子传输路径，不但可以提高了复合膜的通量，其对水和染料的高选择性也可以得到保持。本发明的高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜对水中的染料具有良好的分离效果，截留率高，同时具有较高的水通量。CN114405295ACN114405295A权利要求书1/1页1.一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜，包括陶瓷或聚合物中空纤维支撑体，其特征在于：还包括覆盖于中空纤维支撑体表面的内嵌纳米纤维的多孔氧化石墨烯分离层；所述的纳米纤维为羟基磷灰石纳米纤维、二氧化钛纳米纤维、聚苯胺纳米纤维中的一种，直径50‑200nm，长度1‑100μm；所述的多孔氧化石墨烯孔径为2‑50nm；所述的内嵌纳米纤维的多孔氧化石墨烯分离层中，纳米纤维与多孔氧化石墨烯质量比为1：10‑10：1；所述的分离层厚度为10‑900nm。2.权利要求1所述一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1：氧化石墨烯超声分散于过氧化氢溶液中，加热反应，离心去除团聚颗粒，去离子水中稀释至指定浓度，得到多孔氧化石墨烯分散液；所述的氧化石墨烯分散液浓度为2‑10mg/mL；所述的过氧化氢与氧化石墨烯质量比为1：20‑1：5；所述的加热反应温度为50‑120℃，加热时间2‑6h；所述多孔氧化石墨烯分散液浓度为0.2‑200μg/mL；步骤2纳米纤维加入到去离子水中，经过搅拌和超声分散，配置成纳米纤维分散液，将其与步骤1中所述的多孔氧化石墨烯分散液混合均匀，配置成纳米纤维与多孔氧化石墨烯质量比混合溶液；步骤2中所述的纳米纤维分散液浓度为0.2‑200μg/mL；所述的纳米纤维与多孔氧化石墨烯质量比为1：10‑10：1；步骤3：将中空纤维支撑体浸没于步骤2中所述的混合溶液中，通过真空抽吸将溶质沉积在中空纤维基底表面，真空干燥，得到内嵌纳米纤维的多孔氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜。3.根据权利要求2所述的一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤3中抽滤时间10‑100min，真空干燥温度为20‑50℃，时间为2‑24h。2CN114405295A说明书1/5页一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法技术领域[0001]本发明属于分离膜领域，涉及一种高通量氧化石墨烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。背景技术[0002]近些年来我国纺织行业发展迅猛，不可避免地产生大量印染废水，造成严重环境污染和资源浪费，因此，解决染料废水的污染问题迫在眉睫。与传统分离技术如精馏和分子筛吸附相比，膜分离过程具有常温下操作、无相变化、设备体积小、高效节能、生产过程不产生污染等优点。[0003]氧化石墨烯作为石墨烯的主要衍生物之一，是一种具有单原子层厚度的二维纳米材料，它的横向尺寸高达数十微米。氧化石墨烯片层之间含有丰富的亲水性含氧官能团，可以形成稳定的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯层层自组装膜具有大规模应用的潜力。氧化石墨烯膜按构型可以分为平板膜和中空纤维膜，与平板膜相比，中空纤维膜单位体积分离器中填装的膜面积更大，更适于工业生产。虽然氧化石墨烯膜具有较高的染料分离效率，但是其水通量小限制了其大规模应用，渗透通量低是氧化石墨烯膜亟待解决的关键技术问题。纳米粒子和纳米线插层可以有限提高氧化石墨烯膜的通量，但插层量低，复合膜的通量提升较小；提高插层量，复合膜通量大幅提高，但其截留率大幅降低，还是不能满足实际应用高通量高选择性的需求。[0004]多孔氧化石墨烯是带有纳米级孔洞的氧化石墨烯纳米片材料，多孔氧化石墨