CN108031310A - 一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超导过滤膜技术领域，为解决现有技术中的过滤网膜容易折断脱落、抗压抗拉性差的技术问题，提供一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5000～6000：0.01～0.03：800～1200：600～800混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:870～1020mL:650～750mL量取稀硫酸和丁醛；稀硫酸的质量分数为45％‑50％；水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；C、制备保温过滤网膜料：将配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。

Description

一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法
技术领域
本发明属于超导过滤膜技术领域，具体涉及一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法。
背景技术
超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在60年代超滤装置就实现了工业化。
超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而目前已知世界最小细菌的体积在0.2微米，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
目前行业广泛使用的中空纤维过滤膜虽然过滤精度高但很容易断丝，从而造成被过滤体被污染。陶瓷过滤膜虽然精度高但孔隙率低，所以流量小。PP棉过滤膜虽然通过量大但易造成组织脱落，所以过滤精度不高。
发明内容
本发明的目的在于解决以上现有技术中存在的技术问题，提供一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，采用本发明的制备方法制备的过滤网膜，利用石墨烯特有的抗损伤性及改变本体材料柔韧性的特点，通过与高分子材料相溶合，增强了高分子材料的柔韧性，抗压抗拉力，使该膜具有广大的市场前景。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5000～6000：0.01～0.03：800～1200：600～800混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:870～1020mL:650～750mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为45％-50％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
进一步的，所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。
进一步的，所述步骤A中的水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉的重量比例为水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000：0.015：1000：700；所述步骤B的稀硫酸的质量分数为47.91％。
进一步的，所述步骤B中的水混合液：稀硫酸和丁醛的比例为水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:990mL:700mL。
进一步的，步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。
进一步的，所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。
进一步的，所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。
进一步的，所述步骤D浸泡的时间为10h。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明的基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法制备的过滤网膜具有抗压抗拉性，不易折断，不易组织脱落；本发明可将做成任意形态产品，本发明可采用不同模具对过滤精度、孔隙率及孔径大小进行调整，可满足不同行业特殊的质量及外形要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本发明的保护范围。
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5000～6000：0.01～0.03：800～1200：600～800混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:870～1020mL:650～750mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为45％-50％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
进一步的，所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。
进一步的，所述步骤A中的水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉的重量比例为水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000：0.015：1000：700；所述步骤B的稀硫酸的质量分数为47.91％。
进一步的，所述步骤B中的水混合液：稀硫酸和丁醛的比例为水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:990mL:700mL。
进一步的，步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。
进一步的，所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。
进一步的，所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。
进一步的，所述步骤D浸泡的时间为10h。
具体地，本发明的基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法包括步骤：
A、将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按重量比水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000g:0.015g:1000g:700g配制水混合溶液；
将水混合溶液倒入搅拌桶内，进行搅拌，待溶液充分融合后开待溶液充分融合后开始加温搅拌；加温到沸点保持一个小时后开始降温，
B、向每千克水混合溶液中加入稀硫酸990mL和丁醛700mL，所述稀硫酸是由质量分数为98.3％的浓硫酸与水按照1：2的比例将所述浓硫酸稀释后得到的；所述丁醛的纯度为分析纯；搅拌状态下，保持恒温28℃，向水混合溶液中加入稀释的硫酸和丁醛，并搅拌30min，制备配料；
C、将搅拌好的配料倒入模具中，将模具放入水浴锅内50℃下保温12h后取出，得到保温过滤网膜料；不待模具降温，将模具中的保温过滤网膜料放入碱性池中浸泡10h，得到硬化过滤网膜材料；所述碱性池的pH值为7-9。
D、将硬化过滤网膜材料取出，用水将太白粉洗出，将洗净后的材料用甩干机脱水后烘干，制得成品。
实施例1
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5000：0.01：800：600混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:870mL:650mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为45％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。所述步骤D浸泡的时间为10h。
实施例2
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000：0.03：1200：800混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:1020mL:750mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为50％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。所述步骤D浸泡的时间为10h。
实施例3
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000：0.015：1000：700混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:990mL:700mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为47.91％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。所述步骤D浸泡的时间为10h。
实施例4
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5600：0.013：900：700混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:930mL:710mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为48％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。所述步骤D浸泡的时间为10h。
实施例5
一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5800：0.02：1100：750混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:960mL:720mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为49％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。所述步骤D浸泡的时间为10h。
根据本说明书的记载即可较好的实现本发明的技术方案。

Claims (8)

1.一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、配制水混合液：将水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉按照重量比例水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝5000～6000：0.01～0.03：800～1200：600～800混合后加温搅拌，在沸点下混合均匀，降温后得到水混合液；
B、制作配料：按照比例水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:870～1020mL:650～750mL量取稀硫酸和丁醛；所述稀硫酸的质量分数为45％-50％；所述水混合液在恒温下与稀硫酸和丁醛混合均匀，得到配料；
C、制备保温过滤网膜料：将所述配料放入模具中，保温，得到保温过滤网膜料；
D、制备硬化材料：将保温过滤网膜料在碱性池中浸泡后，得到硬化过滤网膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，还包括步骤E，E、制备成品：将硬化过滤网膜材料清洗、弄干后得到成品。
3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中的水、石墨烯、聚乙烯醇和太白粉的重量比例为水：石墨烯：聚乙烯醇：太白粉＝6000：0.015：1000：700；所述步骤B的稀硫酸的质量分数为47.91％。
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的水混合液：稀硫酸和丁醛的比例为水混合液：稀硫酸：丁醛＝1000g:990mL:700mL。
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，步骤A所述的在沸点下混合均匀所需的时间为1h以上。
6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B的丁醛的纯度为分析纯，所述步骤B的恒温温度为28℃。
7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，所述步骤C的模具的保温温度为50℃，保温时间为12h。
8.根据权利要求7所述的一种基于石墨烯和高分子材料的过滤网膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D浸泡的时间为10h。
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