一种氧化石墨烯改性聚酰胺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CN106076132A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610479377.9(22)申请日2016.06.27(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人陈英波文鹏胡晓宇张宇峰(51)Int.Cl.B01D71/82(2006.01)B01D71/56(2006.01)B01D71/02(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜，可以同时提高传统聚酰胺纳滤膜水通量和盐截留。该复合膜以超滤膜为基膜，在传统界面聚合制备聚酰胺复合膜过程中，在油相溶液中加入氧化石墨烯或改性氧化石墨烯以及助溶剂，界面聚合而制备得到。本发明显著特点在于复合纳滤膜形成上下两层超薄聚酰胺层，中间夹着有序排列的氧化石墨烯或改性氧化石墨烯片层的结构，并且在片层之间有疏松的聚酰胺层链接，超薄聚酰胺层和氧化石墨烯片层表面电荷赋予复合膜高的盐截留率，同时超薄层比传统聚酰胺纳滤膜功能层薄，有效降低膜阻力，提高水通量。CN106076132ACN106076132A权利要求书1/1页1.一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜，其特征在于复合纳滤膜形成上下两层超薄聚酰胺层，中间夹着有序排列的氧化石墨烯或改性氧化石墨烯片层的结构，并且在片层之间有疏松的聚酰胺层链接；超薄聚酰胺层和氧化石墨烯片层表面电荷赋予复合膜高的盐截留率，同时超薄层比传统聚酰胺纳滤膜功能层薄，有效降低膜阻力，提高水通量；氧化石墨烯或改性氧化石墨烯片层表面功能基团与聚酰胺反应，一方面提高片层结构的稳定性，另一方面提高片层与聚酰胺层之间的结合力；以上结构特征赋予该复合膜高水通量和高二价及以上盐的截留率。2.权利要求1所述复合纳滤膜的制备方法，其特征在于在传统界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜基础上，在油相溶液中加入含量为2-20ppm的氧化石墨烯或改性氧化石墨烯，有机相溶液中含有质量百分数为0.5-10％的助溶剂；所述氧化石墨烯或改性氧化石墨烯为单层或少于10层的氧化石墨烯及其改性物，改性氧化石墨烯含有酰氯基、氨基、磺酸基、环氧基中的一种或多种；助溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃中的一种或两种以上任意比例的混合物，助溶剂的作用是控制界面聚合与分散氧化石墨烯或改性氧化石墨烯。2CN106076132A说明书1/7页一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种氧化石墨烯改性聚酰胺纳滤膜，属于分离膜制备技术领域。其制备特征在于该复合纳滤膜是以超滤膜为基膜，在传统界面聚合制备聚酰胺复合膜过程中在油相溶液中加入氧化石墨烯或改性氧化石墨烯以及助溶剂，界面聚合而制备得到。其显著特点在于氧化石墨烯片层有序的存在于聚酰胺层中间而不是堆积于底面或者表面，降低了功能层的有效过滤厚度，而且成倍提高水通量的同时，一定程度提高了盐截留率。背景技术[0002]分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。在水处理领域，相比热蒸馏等传统处理技术，膜技术以其低能耗、高分离效率的优势成为一种受业内瞩目的新型分离技术。根据膜材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜；有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、含氟聚合物；依据膜孔径(或截留分子量)的不同，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。[0003]纳滤介于反渗透和超滤之间，孔径在纳米级范围内，一般为0.5至2.0纳米。纳滤膜与反渗透膜和超滤膜相比具有特殊性能和优点，已经在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。目前国内外纳滤膜制备方法主要有复合法、相转化法、荷电化法和共混法等，复合法是目前使用最多、最有效的纳滤膜制备方法，也是生产商品化纳滤膜品种最多、产量最大的方法。该方法是在超滤或微滤基膜表面复合一层具有纳米级孔径的超薄功能层，其中超薄功能层可以实现理想的选择透过性，支撑层可以达到最佳的强度和耐压密性。复合法主要包括化学交联法、界面聚合法、层层组装法和膜表面接枝法。[0004]界面聚合法是利用两种反应活性很高的单体分别在两种互不相溶的溶剂的界面处发生聚合反应，形成紧密附着在支撑体上的功能层。通常选择带有氨基的单体的水溶液和带有酰氯基的单体的有机溶液界面上进行界面聚合反应形成聚酰胺膜材料，因此形成的聚酰胺材料具有很高的亲水性和