[发明专利]一种通过氧化石墨烯改性耐有机溶剂纳滤膜、制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种利用氧化石墨烯对耐有机溶剂纳滤膜进行修饰的方法，以及得到的纳滤膜和在过滤中的应用。方法包含以下步骤：配制基膜溶液，机械搅拌至全部溶解，静置脱泡，在无纺布上刮成平板膜，将基膜浸泡在交联剂溶液中，进行交联反应，基膜具有耐溶剂性能。配制氧化石墨烯悬浮液，利用高压超滤装置，在交联改性膜表面涂覆氧化石墨烯。制备好的膜放置在去离子水中保存待用。本发明的特点是在耐溶剂的基膜表面涂覆氧化石墨烯。制备工艺简单，制得的氧化石墨烯‑聚酰亚胺纳滤膜可应用在极性溶剂中，而且有很高的截留。

技术领域

本发明属于纳滤膜技术领域。更具体的，本发明涉及一种利用氧化石墨烯对耐有机溶剂纳滤膜进行修饰的方法，以及得到的纳滤膜和在过滤中的应用。

背景技术

纳滤是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术，截留分子量在 200-1000道尔顿范围内。与超滤膜和反渗透膜相比较，纳滤膜由于具备在较低的操作压力下具有高的水通量和高的截留率的优点，特别是对二价离子和低分子量的有机小分子具有高的截留率(大于 90％ )，以及具有无相变、成本低以及易集成化、模块化及自动化等方面的优点， 在全球淡水资源的短缺及水污染的日益严重的背景下， 纳滤技术被广泛用于污水再生利用、有价物料分离、 垃圾渗滤液处理以及饮用水净化等等诸多水净化相关领域。

聚酰亚胺(简称P84)， 是一类功能性耐高温聚合物，聚酰亚胺具备突出的耐热性能和优越的机械性能，还具有优良的热稳定性、抗辐射性能、介电性能、氧化稳定性和耐化学药剂性。在耐热材料、航空航天设备中有广泛应用，其余方面还包括电子信息的电子包装材料行业，高新技术产业，纤维胶，工程塑料和光致抗蚀剂等。然而，聚酰亚胺材料具备其优良的性能的同时，也有明显的不足，主要表现为在普通加热下不熔化， 在一些极性有机溶剂中存在着溶解问题，在很大程度上制约了聚酰亚胺的发展和应用，己经成为限制聚酰亚胺发展的瓶颈。

近年来，许多人都在研究聚酰亚胺纳滤膜应用于有机溶剂，在制药，精细化工以及石化行业有很广泛的前景，虽然目前适合改性基膜的新型材料较少，但是耐有机溶剂纳滤膜在未来会有很好的前景和市场。目前进一步工业化的耐有机溶剂纳滤膜面对一些挑战，包括：（1）在各种有机溶剂中（包括非质子性溶剂）中缺乏稳定性，（2）增强耐有机溶剂纳滤膜的抗溶胀性能和机械强度。

迄今为止， 研究人员已经开发出了包括界面聚合、 纳米复合和紫外处理等在内的多种纳滤膜制备技术。其中界面聚合因其简单、可控性好并适合大规模工业化生产等优点而成为制备复合纳滤膜的主要技术之一。复合纳滤膜一般由超滤支撑层和超薄层组成。超薄经由两种活性单体在油相和水相界面进行的缩聚反应制备。其厚度通常在200～400nm。

发明内容

本发明提供一种在改性后的聚酰亚胺薄膜上构建氧化石墨烯纳米构架，旨在改善氧化石墨烯膜在极性溶剂中的稳定性，提升氧化石墨烯-聚酰亚胺复合膜的截留性能。

本发明的第一个方面：

一种氧化石墨烯-聚酰亚胺耐有机溶剂复合纳滤膜，包括有依次排列的支撑层、基层和氧化石墨烯层；所述的基层的材质是聚酰亚胺；所述的氧化石墨烯层是由一层或多层氧化石墨烯构成。

所述的支撑层是无纺布。

本发明的第二个方面：

一种氧化石墨烯-聚酰亚胺耐有机溶剂复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

第1步，聚酰亚胺和聚乙二醇溶解于有机溶剂中，经过脱泡处理后，得到铸膜液；

第2步，铸膜液涂覆于支撑层上，再浸入水凝固浴中，发生相分离固化成膜；

第3步，将第2步得到的纳滤膜置于交联剂溶液中，进行交联反应，取出后经过清洗得到改性纳滤膜；

第4步，将氧化石墨烯悬浮液通过加压过滤的方式施加于改性纳滤膜表面。