[发明专利]一种聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚醚砜超滤膜的改性方法，具体地说是一种聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法。

背景技术

制作超滤膜的材料很多，早期的超滤膜以醋酸纤维酯为材料。这种材料价格低，成膜性能好，至今仍有重要用途。非醋酸纤维素超滤膜材料有聚砜，聚醚砜，聚丙烯腈，聚碳酸酯，芳香聚酰胺，聚酰亚胺，聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，和高分子电解质复合体等。

聚醚砜超滤膜具有耐高温、耐老化、抗蠕变、尺寸稳定、耐化学药品等性能，然而其疏水性强，在超滤过程中易被污染，导致通量下降。膜污染是有机超滤膜在应用过程中遇到的最重要的问题，因此制备耐污染的聚醚砜复合超滤膜具有重要的意义和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于对聚醚砜超滤膜进行改性，制备一类聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜，旨在解决现有聚醚砜超滤膜在超滤过程中易被污染及机械性能差等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯用超声波分散在有机溶剂中形成均匀、稳定的分散液，然后在此分散液中加入聚醚砜和添加剂，并经过搅拌溶解与静置脱泡后形成均匀稳定的铸膜液，再将铸膜液倒在玻璃板上，刮膜，然后浸没到室温下的凝固浴中，待膜自动脱落后得到聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜；其中铸膜液中聚醚砜的质量百分比浓度为15％～21％，成孔剂的质量百分比浓度为1％～2％，氧化石墨烯的质量百分比浓度为0.5％～4.0％。

上述有机溶剂优选为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上混合。

进一步的，所得复合超滤膜材料的质量与有机溶剂、添加剂用量的质量比为15.5/83.5/1～25/73/2。

上述添加剂(成孔剂)优选聚乙烯基吡咯烷酮。

上述超声分散时间优选为1h；搅拌时间优选为4h；脱泡时间优选为4h。

上述凝固浴优选为蒸馏水或稀醇溶液。

本发明的有益技术效果是：

本发明制得的聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的耐污染力、渗透通量较现有聚醚砜超滤膜显著增强，而且由于氧化石墨烯本身所具有的亲水基团(如羟基和羧基等)和纳米级尺寸的高表面能，使聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜具有良好的亲水性，同时氧化石墨烯的存在也提高了聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的机械强度、抗静电性和富有弹性等多方面的性能。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为超滤测试装置的结构图。

图2中：1-氮气压力罐；2-压力缓冲瓶；3-杯式超滤器；4-透过液槽；5-压力表；6-超滤膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在阐述具体实施例之前，先对以下实施例中所采用的氧化石墨烯的制备方法，以及如何对以下实施例所制得的聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的抗污染性能评价进行简要说明。

以下实施例中所采用的氧化石墨烯是由改进的Hummer氧化法制得，具体步骤为：

(1)将10g石墨粉与230mL浓硫酸置于大烧杯中，在0℃的水浴中缓慢加入30g KMnO₄，控制温度不超过2℃，反应1h，搅拌下升温至35℃，保温30min，缓慢加入460mL蒸馏水，使温度上升至98℃，维持15min，用温水稀释到1400mL，倒入25mL H₂O₂(5％)，溶液由黄褐色变成亮黄色，约15min终止；

(2)将上述溶液趁热抽滤，除去大部分水和强酸等，再将滤饼放入透析袋中，在5％的HCl溶液中洗涤，以除去金属离子，再在蒸馏水中反复洗涤直到中性，抽滤并将滤饼放入烘箱中在80℃下干燥24h，得到氧化石墨，密封保存待用。

(3)取一定量的氧化石墨分散在二甲基乙酰胺中，然后在超声波中超声1h，使氧化石墨片层剥落，获得棕色的分散液。然后在4000r/min的速度下离心40min，移去沉淀物，最终得到氧化石墨烯分散液。分散液中片层结构的氧化石墨烯表面带有大量含氧功能团，使得片层彼此靠静电排斥，达到较好地分散效果。

采用1g/L的牛血清白蛋白(BSA)为污染物，对以下实施例中制得的聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜进行抗污染性能评价，测试装置见图2。