[发明专利]一种三维多孔石墨烯过滤膜的加工涂装工艺

说明书

本发明公开了一种三维多孔石墨烯过滤膜的加工涂装工艺，属于油水分离膜材料技术领域。其技术方案为：包括如下步骤：石墨烯‑碳纳米管复合材料与多巴胺水热反应包覆在基底上；在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将末端带有巯基的聚合物P（MeO₂MA‑co‑OEGMA‑SH），接枝在聚多巴胺‑石墨烯‑碳纳米管材料包覆的基底上，形成超亲水性三维多孔石墨烯过滤膜。本发明的有益效果为：本发明利用多巴胺水热还原石墨烯，一方面增加了石墨烯在基底上的附着能力，另一方面得到了多孔的石墨烯凝胶，有利于增加表明粗糙度，提高接触面，提高油水分离效率；本发明将特殊浸润性高分子涂装于机械强度较高的基底上，制备得到的油水分离膜，机械性能好，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及油水分离膜材料技术领域，尤其涉及一种三维多孔石墨烯过滤膜的加工涂装工艺。

背景技术

随着我国工业的快速发展，含油废水排放量也逐年增加，成分日趋复杂。若油田废水未经处理直接排放，不但造成水资源的极大浪费，同时也造成严重的环境污染。随着国家环保要求的提高及节能减排政策的提出，含油废水处理技术成为影响油田可持续发展的重要因素。

膜分离技术是一种新型的油水分离方式，具有能耗低、单级分离效率高、过程灵活简单、环境污染低、通用性强等优点。膜是膜分离技术的核心。随着材料科学的发展，近年来基于特殊润湿性的表面材料研究发展迅猛，主要包括超亲水、超疏水、超亲油、超疏油、超双疏、超双亲表面等。通过设计材料表面的特殊浸润性，得到超疏油或者超疏水的分离材料，无疑是提高其油水分离性能最有效的手段，尤其是具有超亲水和水下超疏油性能的膜，当含油废水接触膜表面时，水可以快速浸润往下渗透，而膜表面始终保持超疏油性，油阻截在过滤膜表面，从而达到动态流体中油水混合物高通量快速分离的效果，应用前景更为广阔。

以三维多孔石墨烯组装体作为膜材料，前期已实现石墨烯纳米材料规模化低成本的制备，以石墨烯纳米材料为原料制备的三维多孔石墨烯组装体，成本低廉、制备工艺简单、机械强度高、化学和热稳定性高，能作为优良的膜材料进一步推广应用。进一步将智能型温敏高分子修饰到石墨烯组装体表面，可制得在常温下具有优良超亲水-水下超疏油性的石墨烯复合过滤膜，分离效率高、分离速度快、绿色环保、抗污性能优良、可循环利用、使用寿命长。

在此基础之上，为了达到石墨烯膜的实际现场应用，一般需要将石墨烯膜固定在死端过滤装置或者错流过滤装置上使用。此过程中，膜体自身要承受来自液柱的巨大压力，这就要求石墨烯膜具有一定的机械强度；因此如何将浸润性高分子材料涂装在不同基底材料上，以提高水下超疏水石墨烯膜的强度，是目前急需解决的一个问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种三维多孔石墨烯过滤膜的加工涂装工艺，能够将浸润性高分子材料在不同基底材料上的涂装，得到高效率、高强度的油水分离膜。

本发明的原理是：

在不同基底上负载聚多巴胺-石墨烯-碳纳米管，使三维多孔聚多巴胺-石墨烯-碳纳米管凝胶材料包覆在基底表面。通过原子转移自由基聚合制备具有超亲水性能的聚合物，然后通过聚合物末端巯基与聚多巴胺之间的迈克尔加成反应，将聚合物接枝到涂层表面，得到高强度的，特殊浸润性的油水分离膜材料。

本发明具体的技术方案如下：一种三维多孔石墨烯过滤膜的加工涂装工艺，包括如下步骤：

(1)氧化石墨烯与碳纳米管水热反应制得三维自组装的石墨烯-碳纳米管复合材料；

(2)石墨烯-碳纳米管复合材料与多巴胺水热反应包覆在基底上；

(3)在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将末端带有巯基的聚合物P(MeO₂MA-co-OEGMA-SH)，接枝在聚多巴胺-石墨烯-碳纳米管材料包覆的基底上，形成超亲水性三维多孔石墨烯过滤膜。

其中，