一种纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜及其制备方法.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CN105396466A(43)申请公布日2016.03.16(21)申请号201510747818.4(22)申请日2015.11.06(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人马洪洋(74)专利代理机构北京五月天专利商标代理有限公司11294代理人王天桂(51)Int.Cl.B01D71/10(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D61/14(2006.01)C02F1/44(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高水通量的纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜及其制备方法，其结构包括至少一层纤维素纳米纤维与氧化石墨烯杂化的过滤层，及至少一层微滤膜支持层或者静电纺纳米纤维支持层。该复合超滤膜在油水分离过程中具有良好的抗污染结垢性能和耐压性能，与同类商业膜相比，在截留率相同的情况下具有2-10倍高的水通量。CN105396466ACN105396466A权利要求书1/1页1.一种纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜，其特征在于，其结构包括：至少一层纤维素纳米纤维与氧化石墨烯杂化的过滤层，至少一层微滤膜支持层或者静电纺纳米纤维支持层。2.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，所述纤维素纳米纤维的直径为5-50纳米，其来源包括但不限于木浆、棉绒、竹、麻、稻桔、玉米秸、细菌纤维素。3.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，所述氧化石墨烯包括但不限于氧化碳纳米管、氧化碳纳米纤维、氧化富勒烯、氧化炭黑纳米颗粒。4.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，氧化石墨烯占纤维素纳米纤维的重量百分比为0.1%到100%，优选为5.0%。5.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，所述微滤膜支持层的孔径大小为0.1微米到100微米，所述微滤膜支持层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、纤维素、壳聚糖、甲壳素等及其共聚物与混合物。6.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，所述静电纺纳米纤维支持层的厚度控制在10微米到100微米，其中的静电纺纳米纤维直径控制在0.1微米到10微米，所述静电纺纳米纤维支持层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、纤维素、壳聚糖、甲壳素等及其共聚物与混合物。7.根据权利要求1所述的复合超滤膜，其特征在于，所述静电纺纳米纤维支持层纺于无纺布基材上，所述无纺布基材的厚度为50微米到1000微米，所述无纺布基材选自：纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、水刺无纺布、竹炭纤维无纺布、负离子纳米无纺布、纳米银离子无纺布，或它们的任意组合。8.根据权利要求1-6中任一项所述的纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜的制备方法，包括：将微滤膜或者静电纺丝膜在水中浸润，将包含纤维素纳米纤维和氧化石墨烯的悬浮液涂布和/或喷涂在微滤膜支持层或静电纺纳米纤维支持层的表面，并烘干即可。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，涂布或喷涂包括将支持层基材浸入酸性水溶液中，所述酸性水溶液的pH值范围为1-4；纤维素纳米纤维-氧化石墨烯悬浮液的浓度范围为0.01%到1.0%；干燥温度范围为室温到200摄氏度，时间为0.1小时到24小时。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，涂布或喷涂包括将支持层基材浸入pH=2的酸性水溶液中，挤去多余的水溶液，在表面涂布或喷涂重量百分比为0.05%纤维素纳米纤维-氧化石墨烯悬浮液，烘箱内120摄氏度干燥20分钟。2CN105396466A说明书1/4页一种纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及抗污染结垢的超滤膜，特别涉及由纤维素纳米纤维与氧化石墨烯杂化制备高通量抗结垢的超滤膜及其制备方法，并用于油田废水、潜艇的油性废水、以及工业油水废水分离领域。背景技术[0002]超滤膜的污染结垢问题是影响该膜的分离效率和使用寿命的主要因素之一，因此，通过改变膜的表面性质和结构特性来提高膜的抗污染结垢的性能，是解决该问题的主要途径。常用的方法包括（1）膜表面接枝；（2）亲水性过滤层；（3）表面超疏水和超疏油。[0003]超滤膜表面接枝PEG（聚氧化乙烯）是提高膜表面抗污染结垢性能的最常见的方法（AsatekinAetal.，J.Membr.Sci.,2007,298,136-146；KangSetal.，J