[发明专利]一种致密石墨相氮化碳膜的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种致密石墨相氮化碳膜的制备方法，本发明通过真空抽滤的方法将g‑C₃N₄纳米片沉积到多孔的纳米AAO上制备成g‑C₃N₄纳米片薄膜，然后以三聚氰胺为前驱体，通过化学气相沉积的方法将气相g‑C₃N₄沉积在g‑C₃N₄纳米片薄膜的缝隙中，从而制备出一种致密的g‑C₃N₄薄膜，利用膜材料本身所具有的亚纳米孔结构实现有机物的截留和高盐水的脱盐。实验结果表明，本发明制备的g‑C₃N₄膜对水合半径大于Mg²⁺的金属离子均具有一定的截留的效果，因此，所制备的g‑C₃N₄膜能够实现高盐水的脱盐，同时对大分子有机物有很好的截留效果。本发明还提供了一种致密石墨相氮化碳膜在水处理中的应用。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种致密石墨相氮化碳膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着经济发展和人口的增长，水资源短缺现象日益严重。污水的循环利用是缓解水资源稀缺的重要途径。以膜为基础的分离技术具有分离效率高、无相变、操作简单、自动化程度高等优点，在有机物截留和高盐水脱盐领域具有相当大的技术优势。然而，传统膜材料固有的局限性限制了膜法水处理技术的应用。具有亚纳米孔结构的选择性渗透膜与生物膜具有相似的性能，在水过滤、分子分离和脱盐等方面具有很大的应用潜力，但是人工模拟生物膜具有很大挑战性。随着聚合技术的不断发展，研究人员可通过调节聚合物纳米复合膜的层间距实现有机物的截留和高盐水的脱盐。然而膜材料的溶胀会直接影响层间距的大小，从而影响有机物的截留和水的脱盐性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密石墨相氮化碳膜的制备方法及其在水处理中的应用。本发明制备得到的石墨相氮化碳膜致密性好，能够实现有机物的截留和高盐水的脱盐。

本发明提供一种致密石墨相氮化碳膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、使g-C₃N₄纳米片溶液在多孔纳米氧化铝基底上成膜，得到g-C₃N₄纳米片薄膜；

S2、将含氮前驱体和所述g-C₃N₄纳米片薄膜不接触的置于同一密闭容器中，在惰性气氛下以0.5~3℃/min的升温速率加热至500~650℃，保温1~6小时，得到负载在纳米氧化铝基底上的致密g-C₃N₄膜。

优选的，所述g-C₃N₄纳米片溶液为胶体状，浓度为2~5mg/mL。

优选的，所述g-C₃N₄纳米片的尺寸为20~100 nm。

优选的，所述g-C₃N₄纳米片溶液按照以下步骤制备得到：

以含氮有机物为前驱体，在惰性气氛下，通过热聚合方法制备得到体相g-C₃N₄，然后采用湿法球磨法制备得到g-C₃N₄纳米片溶液；

所述热聚合的温度为500~650℃；保温时间为1~6小时，升温速率为1~7℃/min。

优选的，所述步骤S1中采用真空抽滤法使g-C₃N₄纳米片溶液在多孔纳米氧化铝基底上成膜。

优选的，所述多孔纳米氧化铝的孔径为20~70nm。