[发明专利]一种氧化石墨烯/聚合物耐溶剂复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯/聚合物耐溶剂复合纳滤膜的制备方法：以鳞片石墨为原料，加入硝酸钠，98％的浓硫酸和高锰酸钾，在冰水浴下反应2h后，于30～40℃下反应1～1.5h，得到氧化石墨；将高分子量的聚合物溶于有机溶剂中，并加入所得氧化石墨，经超声剥离，搅拌，得到氧化石墨烯/聚合物混合液；以高分子聚合物的微滤多孔膜为底膜，将所述的氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上进行真空抽滤，然后将抽滤后的膜浸泡到乙醇溶液中，得到氧化石墨烯/聚合物复合膜。本发明制备的膜可以提高原膜的溶胀度，从而提高膜的溶剂通量，并且在一定程度上提高膜对染料的截留率。本发明制备方法简单，价格低廉，拥有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及耐有机溶剂纳滤膜及其制备与分离应用的技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/聚合物耐溶剂复合纳滤膜的制备方法，。

背景技术

纳滤(nanofiltration，NF)是介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动型膜分离过程。纳滤膜孔径在1nm左右，截留相对分子质量在200～1000之间。由于化工、医药、精细化工产品的有机合成、分离及其催化剂的回收利用，药物有效成分的提取及分离纯化等诸多过程中均大量使用有机溶剂，传统的分离及有机溶剂回收通常通过蒸馏、萃取、蒸发、结晶等方式来实现，但这些方法存在着一些弊端，如：蒸馏过程能耗较高，溶剂损耗大，易造成热敏性物质失活或降解，甚至引入副产物，环境污染也比较严重；萃取则引入了新的组分，后续的分离过程繁琐；吸附的效果并不十分明显。因此开发适用于有机溶剂体系的膜很有必要，目前研究的耐溶剂纳滤膜以聚合物膜为主，但商业膜通量较低、适用性不广，因此有机溶剂纳滤的当务之急是开发高性能的、长期稳定的、溶剂通用的有机溶剂纳滤膜。

复合法是目前使用最多、最有效的纳滤膜制备方法。复合法是指在超滤或微滤基膜表面复合复合上一层具有纳米级孔径的超薄功能层。该法的优点是可以用不同的材料作为基膜和复合层，功能层起到理想的分离性能，而基膜起到良好的支撑作用。

氧化石墨烯具有单分子厚度的超薄二维片状结构，较容易在基膜表面均匀铺展。但目前将石墨烯应用于有机溶剂纳滤中仅有纯的石墨烯膜和混合基质两种方法，纯的石墨烯膜存在通量小、不耐压、易干裂的问题，研究者采用不同的方法解决膜的干裂问题，如引入牺牲层、保持石墨烯的溶剂化状态的方法，引入牺牲层后但同样存在通量小不能实现处理能力的问题，保持石墨烯的溶剂化提高了膜的膨胀程度从而提高了孔隙率，但在测试前要通过长达30h稳定性测试而达到水通量稳定后才能实现溶剂的稳定测试，膜存在老化严重的问题，严重延长了操作时间，降低了分离效率；混合基质的方法大多只是混入少量的石墨烯纳米，虽然借助了石墨烯纳米片的优点，但不能充分的发挥石墨烯自身形成二维通道网络的优势，而且存在分布均匀性的问题，同时膜的通量也不高。因此采用新的方法、结合上述新的材料，更好的充分的借助石墨烯的二维通道网络，从而提升石墨烯溶剂纳滤膜的溶剂处理能力的同时提升小分子选择性筛分的能力，使其能够真正地应用于工业化是目前石墨烯溶剂纳滤膜的主要挑战。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯/聚合物耐溶剂复合纳滤膜的制备方法，以氧化石墨烯膜为基础，采用溶液插层法制备氧化石墨烯/聚合物复合膜，将聚合物插层到氧化石墨烯层间，对其进行结构调节从而提高膜的通量，并且聚合物的加入可以提高氧化石墨烯的耐溶胀性，提高膜的溶剂通量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氧化石墨烯/聚合物耐溶剂复合纳滤膜的制备方法，所述方法按如下步骤进行：

(1)制备氧化石墨：以鳞片石墨为原料，加入硝酸钠，以98％的浓硫酸和高锰酸钾为氧化剂，在0℃冰水浴下反应2h后，于30～40℃下反应1～1.5h，所得反应混合液A经后处理得到氧化石墨；所述的鳞片石墨、硝酸钠和高锰酸钾的质量比为1：0.5～4：3～6；所述的浓硫酸的加入量以石墨的质量计为20～30ml/g；