[发明专利]基于石墨烯锚定技术的纳米膜制备方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯锚定技术的纳米膜制备方法，步骤S1：在多孔支撑层上预制微孔基膜层；步骤S2：在微孔基膜层上，石墨蒸气对微孔基膜层表面及其孔径进行锚定，在微孔基膜层上形成石墨烯超薄涂层；步骤S3：在低温常压环境下，使石墨烯超薄涂层形成稳定结构，最终形成包含多孔支撑层、微孔基膜层、石墨烯超薄涂层结构的多层复合纳米膜，本发明具有制作工艺简单、制作成本低、具有良好力学支撑和分离性能、可应用于油、水、气等净化处理等优点。

技术领域

本发明涉及纳滤膜技术领域，具体的说是一种基于石墨烯锚定技术的纳米膜制备方法。

背景技术

纳滤膜技术作为一种新型膜分离技术在水处理领域、石油、化工、食品、生物与医药行业物质的分离、纯化和浓缩，工业废水中有机物的脱除等领域有着广泛的应用前景。

目前纳滤膜的制备方法种类多样，包括转化法、共混法、复合法、荷电化法等，现在应用最多也最有效的是复合法，其包括微孔基膜的制备，超薄表层的制备和复合，其中微孔基膜的制备一般采用烧结法或L-S相转化法；超薄表层的制备和复合包括涂覆法、界面聚合法、化学蒸气沉淀法、动力形成法等，其涉及的制备工艺很复杂，其制备过程中受影响的因素也非常多，增加了纳滤膜的制备难度，同时，现有工艺制备的纳滤膜多用于水处理净化，由于油和水特性不同，并不能适用于油品净化行业。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于石墨烯锚定技术的纳米膜制备方法，制作工艺简单、制作成本低、具有良好力学支撑和分离性能、可应用于油、水、气等净化处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于石墨烯锚定技术的纳米膜制备方法，其特征在于，制备方法为：

步骤S1：在多孔支撑层上预制微孔基膜层；

步骤S2：在微孔基膜层上，石墨蒸气对微孔基膜层表面及其孔径进行锚定，在微孔基膜层上形成石墨烯超薄涂层；

步骤S3：在低温常压环境下，使石墨烯超薄涂层形成稳定结构，最终形成包含多孔支撑层、微孔基膜层、石墨烯超薄涂层结构的多层复合纳米膜；

通过此方法制备的纳米膜，与现有技术制备的纳滤膜工艺相比，简化了制作工艺，节约了成本，制备的复合纳米膜也具备良好力学支撑和分离性能以及抗污染能力，能够适用于油、水、气等多个净化行业。

本发明步骤S1中，在多孔支撑层上预制微孔基膜层的方法为：采用静电纺丝工艺，在多孔支撑层上预制一层微孔基膜层，其表观厚度为15～30μm；采用静电纺丝工艺，利用静电纺丝界面聚合技术在分离层厚度控制方面的优势，以确保微孔基膜层表观厚度能达到要求。

本发明步骤S2中，在微孔基膜层上，石墨蒸气对微孔基膜层表面及其孔径进行锚定的方法为：采用极限真空负压引流的方式，在真空锚定装置内，将石墨蒸气引流至微孔基膜层表面及其孔径内，从而使微孔基膜层表面形成石墨烯超薄涂层。

本发明步骤S2中，在微孔基膜层上，石墨蒸气对微孔基膜层表面及其孔径进行锚定后，使得纳米膜孔径为均一的纳米级孔径，纳米级孔径为20～100nm。

本发明步骤S2中，真空锚定装置内，极限真空度值为-0.0995MPa～-0.095MPa之间，石墨蒸气在此环境下的锚定时间为90s～120s，此环境有利于石墨烯的快速锚定。

本发明步骤S3中，在低温常压环境下，使石墨烯超薄涂层形成稳定结构的方法为：

在冷却装置内，采用气冷或者水冷的方式，使石墨烯超薄涂层处于低温常压环境下，能够形成稳定结构，其中，低温环境温度范围为5℃～10℃，时间为120s～150s。