一种氧化石墨烯框架复合膜及其制备方法和应用.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CN109939571A(43)申请公布日2019.06.28(21)申请号201910259283.4(22)申请日2019.04.01(71)申请人江西师范大学地址330000江西省南昌市紫阳大道99号(72)发明人张小亮曾雯娟傅炳鑫(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人胡群(51)Int.Cl.B01D71/02(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D67/00(2006.01)C02F1/44(2006.01)C02F103/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种氧化石墨烯框架复合膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种用于海水淡化脱盐处理的氧化石墨烯框架复合膜及其制备方法。该方法通过超声搅拌将氧化石墨烯与含醚氧基团的二胺小分子发生交联反应从而形成具有稳定的共价结构的氧化石墨烯框架复合物，采用真空抽滤法在无机多孔支撑体上制备出高稳定性的、高脱盐性能的氧化石墨烯框架复合膜。通过调控含醚氧基团二胺小分子的比例和结构，能精确调控氧化石墨烯框架复合膜层纳米水通道的尺寸大小，从而提高膜对盐离子的截留率。本发明的制备过程简单、易操作，具有很好的重复性，显著提高了膜的水通量和脱盐率，长时间运转膜的分离性能稳定，在膜法海水淡化或高盐废水脱盐处理等领域具有广泛的应用前景。CN109939571ACN109939571A权利要求书1/1页1.一种氧化石墨烯框架复合膜，其特征在于，该氧化石墨烯框架复合膜是以含醚氧基团二胺小分子为共价交联剂，与氧化石墨烯片层进行共价交联改性后制备而成。2.一种氧化石墨烯框架复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：(1)将氧化石墨烯于水中搅拌超声分散成0.01～0.30gL-1氧化石墨烯水分散液；(2)在上述氧化石墨烯水分散液中加入含醚氧基团二胺小分子，于室温下进行搅拌超声反应2～4h得到溶液A；(3)采用真空抽滤法将溶液A浸涂于无机多孔支撑体上形成复合膜，然后将复合膜放置于30～50℃的真空烘箱中干燥2～6h，即得氧化石墨烯框架复合膜。3.如权利要求2所述氧化石墨烯框架复合膜的制备方法，其特征在于，所述的共价交联剂选自含醚氧基团二胺小分子中的一种或几种，含醚氧基团二胺小分子的分子结构简式为NH2(CH2CH2O)nCH2CH2NH2、NH2CH2(CH2CH2O)nCH2CH2CH2NH2，n＝1～3。4.如权利要求2所述氧化石墨烯框架复合膜的制备方法，其特征在于，所述的共价交联剂与氧化石墨烯的质量比为5～20。5.如权利要求2所述氧化石墨烯框架复合膜的制备方法，其特征在于，所述的无机多孔支撑体为片状、管状或中空纤维状的Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、莫来石材料，平均孔径为10～200nm。6.一种氧化石墨烯框架复合膜的应用，其特征在于，将如权利要求1-5任意一种所述的氧化石墨烯框架复合膜用于海水淡化或高盐废水处理。2CN109939571A说明书1/4页一种氧化石墨烯框架复合膜及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种高水通量、高脱盐率和高稳定性的氧化石墨烯框架复合膜及其制备方法和在渗透汽化脱盐中的应用，属于膜分离技术领域。背景技术[0002]水是生命之源，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵而不可替代的自然资源。随着工业化生产和经济的发展，工业废水污染日益严重，淡水资源日益匮乏，对人类生活及其生态系统构成了严重的威胁。将占世界水资源总量99％以上的海水进行脱盐(海水淡化)已经成为解决水资源危机的重要途径之一。作为一种新型二维的膜材料，氧化石墨烯(GO)具有含多种含氧官能团、比表面积大、吸附能力强等特点，在气体分离、液体分离、废水处理以及海水淡化脱盐等领域具有应用前景。纯氧化石墨烯膜是GO片层通过π-π键和氢键等弱作用力相互堆垛而形成了二维层间纳米通道，从而用于分子筛分。但是，实践证明纯GO膜的机械强度低，并且客体分子在分离时可以轻易扩大层间距，从而影响其分离效果和稳定性，导致不能规模化应用。因此，如何提高GO片层之间的作用力(或GO复合膜的稳定性)、精准调控膜的纳米通道大小来分离不同客体分子成为GO基复合膜工业化应用所面临的重要问题。[0003]增强GO碳层间的作用力最直接有效的办法是以GO含氧基团为“锚点”通过共价交联剂分子(如苯基硼酸盐、对苯基异氰酸酯等氰酸酯基、戊二醛、乙二胺等线性结构单元分子)与GO片层进行共价修饰改性，从而形成层间距均一的氧化石墨烯框架(GrapheneOxideFrameworks，GOF)复合膜。Hung等(ChemistryofMaterials，2014，26：2983-2990)选择乙二胺、