[发明专利]一种聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分离膜改性技术领域，特别是涉及一种聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法。

背景技术

有机聚合物具有良好的化学稳定性和热稳定性，是一种综合性能优异的分离膜材料。目前聚合物超滤和微滤膜已成功地应用于化工、纺织、食品和水处理等领域。但是由于其表面能低，并且具有较强的疏水性，因此易导致表面污染，从而严重地影响了产品的使用性能。近年来，针对聚合物分离膜易污染问题，对其亲水改性的研究逐渐活跃，其中共混改性方法操作简便，无需预处理，改性彻底，已成为亲水膜改性的主要方向。

目前，已报道的改性材料主要有三维的纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米TiO₂、纳米ZrO₂、纳米ZnO、纳米Fe₃O₄、纳米BaTiO₃和一维的碳纳米管与二维的石墨烯衍生物等无机材料。由于三维的无机粒子表面不易引入亲水性的含氧官能团，且比表面较低，导致其与聚合物的界面结合性较差，因而人们将富含含氧官能团和具有高比表面积的氧化石墨烯引入铸膜液中进行共混改性，以有效增强膜亲水性。虽然将氧化石墨烯引入铸膜液中进行共混改性可以使聚合物分离膜的渗透通量提高，功能性能得到较大改善，但是也存在一些缺点，主要表现在：(1)氧化石墨烯多被包覆在膜基体中，不能充分发挥其亲水改性效果；(2)氧化石墨烯在铸膜液中容易发生团聚，从而影响分离膜的性能。因此，寻求一种将氧化石墨烯有效“集中”在分离膜表面使其充分发挥亲水性的方法就显得十分重要。

本发明以氧化石墨烯的水溶液为凝固浴，借助相转化过程中溶剂与凝固浴的交换将凝固浴中的氧化石墨烯组装到膜表面，提出了一种聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效提高聚合物分离膜亲水性、操作工艺简单的聚合物分离膜制备方法。

本发明提供的聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法。包括以下步骤：

(1)配制氧化石墨烯水溶液：将一定量的氧化石墨烯加入水中，超声分散1～3h，配制成浓度为0.5～10g/L的氧化石墨烯水溶液；

(2)制备聚合物/氧化石墨烯复合分离膜：按质量份数取聚合物、溶剂、添加剂并混合，在40～60℃下搅拌均匀，静置脱泡后，制得聚合物铸膜液；刮膜并在空气中曝露一段时间后，在20～30℃下浸没于经步骤(1)得到的凝固浴中使其凝固30～1200s；最后将上述膜从凝固浴中取出放入去离子水中浸泡0.5～24h即可制得聚合物/氧化石墨烯复合分离膜。

所述的分离膜为微滤膜或超滤膜。

所述的聚合物树脂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜和聚氨酯中的一种，聚合物树脂的用量为15～20％。

所述的溶剂选自N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺、二甲亚砜和N-甲吡咯烷酮中的一种或几种，溶剂的用量为60～80％。

所述的添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种，添加剂的用量为1～5％。

本发明的有益效果：氧化石墨烯是一种二维空间无限延伸的基面上连有丰富羰基、羟基、羧基等含氧官能团的纳米材料，因而具有优异的亲水性，是新一代聚合物功能材料的高效改性剂。目前的聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法是将氧化石墨烯加入铸膜液中进行共混制备，该方法导致氧化石墨烯多被包埋在膜基体中，不能充分发挥氧化石墨烯的亲水效果。因此，本发明将氧化石墨烯引入凝固浴中，借助相转化过程使凝固浴中的氧化石墨烯组装到膜的表面，显著增强了膜表面的亲水性，提高了膜的抗污染性能。此外，本制备方法操作工艺简单，容易实现。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明提供的聚合物/氧化石墨烯复合分离膜的制备方法进行详细说明。

实施例1：