CN109647223A - 一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法 - Google Patents

一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109647223A
CN109647223A CN201811353129.5A CN201811353129A CN109647223A CN 109647223 A CN109647223 A CN 109647223A CN 201811353129 A CN201811353129 A CN 201811353129A CN 109647223 A CN109647223 A CN 109647223A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
graphene oxide
membrane
added
uniform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811353129.5A
Other languages
English (en)
Inventor
丁辉
朱慧真
张思琦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201811353129.5A priority Critical patent/CN109647223A/zh
Publication of CN109647223A publication Critical patent/CN109647223A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高活性复合正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备氧化石墨烯：将石墨、NaNO3加入装有浓H2SO4置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合均匀加入KMnO4；再加入去离子水，最后加入H2O2。用HCl酸洗，再用去离子水洗涤。超声、冷冻干燥得到氧化石墨烯。(2)制备膜支撑层：将氧化石墨烯、聚砜加入N‑甲基吡咯烷酮中搅拌均匀、脱泡；涂膜，干燥冷却，得到氧化石墨烯‑聚砜膜支撑层。(3)制备复合膜：将MPD和PVA加入去离子水中，搅拌均匀；将氧化石墨烯‑聚砜膜支撑层材料浸泡在溶液中，取出干燥；将TMC加入正己烷中，搅拌均匀，将支撑层浸泡在溶液中，取出干燥后，得到高活性位点的复合正渗透膜。

Description

一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法，属于膜制备技术领域。
背景技术
水是人类生活中一种不可或缺的自然资源，全国城市每年缺水60亿立方米，排出的污水数量也不断增多，因此，水的循环可利用具有重要的意义。目前较为成熟的水处理技术有反渗透、纳滤、蒸馏等。由于反渗透、纳滤、蒸馏存在较差的抗污染能力、浓缩结垢等问题，使得该技术的发展受到限制。而正渗透技术刚好弥补了上述技术在水处理中的不足，因而在水处理领域运用潜力非常大。
反渗透(Reverse Osmosis，RO)在净水与污水处理行业广泛使用，发挥着重要作用，尤其在海水淡化、咸水脱盐、污/废水深度处置等领域，一定程度上减缓了水资源短缺问题。但是，RO过程要额外增添外部压力，能量消耗较大，而且水的回收率在RO过程中并不理想，如海水淡化中大约只有35％～60％的水可以回收利用，会生成许多难以处理的浓盐水。因此，人们一直希望找到一种新的脱盐技术可以解决此过程中能耗大、水回收率低的问题。近年来，正渗透(Forward Osmosis，FO)技术逐渐受到人们的关注。正、反渗透过程的区别在于FO的推动力为液体间的渗透压，无需额外加压，成本降低，水回收率能超过70％。另外，因为无需加压，正渗透膜污染程度低，可以长期运转而不需冲洗，且其长期积累的污泥层也方便洗刷。合适的FO膜应满足如下前提：有密度高的皮层，溶质截留率较高；膜的皮层易溶于水，水通量高，抵抗污染的能力较强；支撑层应较薄，孔隙率高，可使内部浓差极化降低；膜抗压强度高；可以承受一定酸、碱、盐的腐蚀，能在各种不同成分的溶液下稳定运行。FO膜是FO技术的重要组成部分，其材质的不同大大影响了浓差极化和膜污染程度。
到目前为止，正渗透膜的制备可以分为三类：(1)相转化法制备的纤维素类膜。大多数的非对称醋酸纤维素膜的制备方法均是通过溶质-非溶质的相转化法，利用醋酸纤维素作为膜材料制备而成。(2)界面聚合法制备的薄膜复合膜。薄膜复合膜的制备方法是先通过相转化法制备多孔基膜，再在多孔基膜的界面上运用界面聚合法聚合形成一层活性层超薄的复合膜，最常用的界面聚合复合膜是聚酰胺薄膜(TFC)复合膜。膜性能都不是很好。(3)化学改性膜。研究人员也试图尝试对已有的功能性膜材料进行改性制备正渗透膜。当前正渗透膜的制备方法还是采用以往制备压力驱动膜的传统技术，新型的高性能正渗透膜的制备方法在一定程度上还或多或少存在一些不足，发展仍处在起步阶段。
公开号为CN107961682A的专利中公开了一种矿化改性薄层复合正渗透膜的制备方法，该方法相比传统的醋酸纤维素正渗透膜在渗透性能和选择性上都得到了很大的提高，但存在水通量小、盐截留率低和污染趋势大等缺点。
公开号为CN108355497A的专利中公开了一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用，该方法只对含有重金属离子的污水有较好的去除效果，对污水净化、盐水脱盐等溶质的截留率低、水通量低。
本发明是用一种高活性位点的薄层复合正渗透膜来处理污水，只需要通过界面聚合就可以得到具有高透水位点的膜，方法简单易控制，得到的复合膜比传统的聚酰胺膜更薄，具有出色的水盐传输性能。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法，该制备方法简单可行，污水处理之后的膜无污染，不需要清洗和更换，该正渗透膜在支撑层和活性层中都含有大量高活性的透水位点、膜的透水性能、盐截留率得到极大提高。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高活性复合正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯:
(a)将1～3g石墨、0.5～1.5gNaNO3加入装有50～150mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入5～8gKMnO4，在12～18℃下持续反应1～3h；然后在32～38℃水浴中持续反应1～4h，再缓慢加入90～95mL去离子水，继续搅拌25～35min，最后，再加入150～250mL的去离子水，并缓慢的加入质量百分数为2～5％的10～30mL的H2O2直到混合物变成亮黄色；
(b)用质量百分数为2～5％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置6～8h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色；
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声8～10h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯；
(2)制备膜支撑层:
(a)取步骤(1)中所得的0.1g～0.2g氧化石墨烯、干燥后的0.15g～0.4g聚砜放在圆底烧瓶中，加入1mL N-甲基吡咯烷酮后在50～60℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2～3h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入23～25℃的去离子水中保持14～20h，取出后放入真空干燥箱中于50～60℃下干燥5～6h后，冷却至23～25℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料；
(3)制备复合膜：
(a)将0.3g～0.7g的间苯二胺(MPD)和1～2g聚乙烯醇(PVA)加入3～6mL去离子水中，搅拌2～3h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中10～15min，N2吹扫5～8min除去支撑层表面过量的溶液，在23～25℃下干燥2～3h直至支撑层表面完全干燥；
(c)将0.5g～0.8g均苯三甲酰氯(TMC)加入1mL正己烷中，搅拌3～5h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中5～10min，取出支撑层材料放入真空干燥箱中于80～90℃温度下干燥3～4h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.对天然石墨进行改性处理，该方法简单可行，效果显著，氧化石墨烯的表面键接有丰富的亲水性基团，使得它具有超强的亲水性和与聚合物的兼容性。
2.在制备具有图灵结构的复合正渗透膜的过程中，不需要对原有传统的界面聚合反应进行太大的改动，只需在含MPD的水相中引入亲水性大分子PVA即可，PVA的存在可以让MPD和TMC产生足够的扩散速率差异，从而在界面聚合靠近有机相溶液一侧形成具有周期性形貌的图灵结构正渗透膜。
3.本发明方法不仅能耗低、无污染；且出水量大，盐截留率高，得到的净化水能达到国家要求的饮用水标准，可以直接饮用。
4.在复合膜中不仅存在氧化石墨烯活性透水位点，还存在含有图灵结构的高活性透水位点，使得膜在水处理过程中具有高水通量，对杂质的截留率达到99.99％，能显著降低内浓差极化现象的发生。
附图说明
图1为本发明制备具有高活性位点复合正渗透膜的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施案例，对本发明实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出的一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯:
(a)将1～3g石墨、0.5～1.5gNaNO3加入装有50～150mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入5～8gKMnO4，在12～18℃下持续反应1～3h；然后在32～38℃水浴中持续反应1～4h，再缓慢加入90～95mL去离子水，继续搅拌25～35min，最后，再加入150～250mL的去离子水，并缓慢的加入质量百分数为2～5％的10～30mL的H2O2直到混合物变成亮黄色。
(b)用质量百分数为2～5％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置6～8h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色。
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声8～10h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯。
(2)制备膜支撑层:
(a)取步骤(1)中所得的0.1g～0.2g氧化石墨烯、干燥后的0.15g～0.4g聚砜放在圆底烧瓶中，加入1mL N-甲基吡咯烷酮后在50～60℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2～3h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入23～25℃的去离子水中保持14～20h，取出后放入真空干燥箱中于50～60℃下干燥5～6h后，冷却至23～25℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料。
(3)制备复合膜：
(a)将0.3g～0.7g的间苯二胺(MPD)和1～2g聚乙烯醇(PVA)加入3～6mL去离子水中，搅拌2～3h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中10～15min，N2吹扫5～8min除去支撑层表面过量的溶液，在23～25℃下干燥2～3h直至支撑层表面完全干燥；
(c)将0.5g～0.8g均苯三甲酰氯(TMC)加入1mL正己烷中，搅拌3～5h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中5～10min，取出支撑层材料放入真空干燥箱中于80～90℃温度下干燥3～4h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
实施例1
(1)制备氧化石墨烯
(a)取1g石墨、0.5gNaNO3加入到装有50mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入5gKMnO4，在12℃条件下持续反应1h；然后在32℃水浴中持续反应1h，再缓慢加入90mL去离子水，继续搅拌25min，最后，再加入150mL的去离子水，并缓慢的加入10mL质量百分数为2％的H2O2直到混合物变成亮黄色。
(b)用质量百分数为2％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置6h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色。
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声8h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯。
(2)制备膜支撑层
(a)取步骤(1)中所得的氧化石墨烯0.1g、干燥后的聚砜0.15g于圆底烧瓶中，加入1mLN-甲基吡咯烷酮后在50℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入23℃的去离子水中保持14h，取出后放入真空干燥箱50℃下干燥5h后，冷却至23℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料。
(3)制备复合膜：
(a)取0.3g的间苯二胺(MPD)和1g聚乙烯醇(PVA)加入3mL去离子水中，搅拌2h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中10min，N2吹扫5min除去支撑层表面过量的溶液，放置在23℃下干燥2h直至支撑层表面完全干燥；
(c)取0.5g均苯三甲酰氯(TMC)加入到1mL正己烷中，搅拌3h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中5min，取出支撑层材料放置于80℃真空干燥箱干燥3h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
将本实施例所制备的具有高活性位点的复合正渗透膜应用于盐水脱盐实验中：
将本实施中所制备的具有图灵结构的复合正渗透膜置于膜性能评价装置中，配置1mol/L NaCl为原料液，选取1.5mol/L的NH4HCO3溶液作为汲取液。膜组件运行12h后记录实验结果，水通量为70L/(m2·h)，对溶质的截留率高达95％。说明本发明所制备的高透水位点的复合正渗透膜性能优异，具有较高的水通量和盐截留率。
实施例2
(1)制备氧化石墨烯：
(a)取1.2g石墨和1gNaNO3加入到装有70mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入6gKMnO4，在14℃条件下持续反应1.5h；然后在34℃水浴中持续反应2h，再缓慢加入92mL去离子水，继续搅拌28min，最后，再加入180mL的去离子水，并缓慢的加入16mL质量百分数为3％的H2O2直到混合物变成亮黄色。
(b)用质量百分数为3％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置6.5h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色。
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声8.5h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯。
(2)制备膜支撑层：
(a)取步骤(1)中所得的氧化石墨烯0.12g、干燥后的聚砜0.2g于圆底烧瓶中，加入1mLN-甲基吡咯烷酮后在52℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2.2h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入24℃的去离子水中保持16h，取出后放入真空干燥箱52℃下干燥5.2h后，冷却至24℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料。
(3)制备复合膜：
(a)取0.4g的间苯二胺(MPD)和1.2g聚乙烯醇(PVA)加入4mL去离子水中，搅拌2.2h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中12min，N2吹扫6min除去支撑层表面过量的溶液，放置在23.5℃下干燥2.2h直至支撑层表面完全干燥；
(c)取0.6g均苯三甲酰氯(TMC)加入到1mL正己烷中，搅拌3.5h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中6min，取出支撑层材料放置于85℃真空干燥箱干燥3.2h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
将本实施例所制备的具有高活性位点的复合正渗透膜应用于盐水脱盐实验中：
将本实施中所制备的具有图灵结构的复合正渗透膜置于膜性能评价装置中，配置1.5mol/L NaCl为原料液，选取2mol/L的NH4HCO3溶液作为汲取液。膜组件运行12h后记录实验结果，水通量为80L/(m2·h)，对溶质的截留率高达97％。说明本发明所制备的高透水位点的复合正渗透膜性能优异，具有较高的水通量和盐截留率。
实施例3
(1)制备氧化石墨烯：
(a)取1.3g石墨和1.2gNaNO3加入装有80mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入7gKMnO4，在16℃下持续反应2h；然后在36℃水浴中持续反应3h，再缓慢加入94mL去离子水，继续搅拌30min，最后，再加入200mL的去离子水，并缓慢的加入20mL质量百分数为4％的H2O2直到混合物变成亮黄色。
(b)用质量百分数为4％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置7h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色。
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声9h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯。
(2)制备膜支撑层：
(a)取步骤(1)中所得的氧化石墨烯0.15g、干燥后的聚砜0.3g于圆底烧瓶中，加入1mLN-甲基吡咯烷酮后在55℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2.5h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入24.5℃的去离子水中保持18h，取出后放入真空干燥箱55℃下干燥5.5h后，冷却至24.5℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料。
(3)制备复合膜：
(a)取0.6g的间苯二胺(MPD)和1.8g聚乙烯醇(PVA)加入5mL去离子水中，搅拌2.5h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中14min，N2吹扫7min除去支撑层表面过量的溶液，在24℃下干燥2.5h直至支撑层表面完全干燥；
(c)取0.7g均苯三甲酰氯(TMC)加入到1mL正己烷中，搅拌4h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中8min，取出支撑层材料放置于86℃真空干燥箱干燥3.5h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
将本实施例所制备的具有高活性位点的复合正渗透膜应用于盐水脱盐实验中：
将本实施中所制备的具有图灵结构的复合正渗透膜置于膜性能评价装置中，配置2mol/L NaCl为原料液，选取2.5mol/L的NH4HCO3溶液作为汲取液。膜组件运行12h后记录实验结果，水通量为85L/(m2·h)，对溶质的截留率高达98％。说明本发明所制备的高透水位点的复合正渗透膜性能优异，具有较高的水通量和盐截留率。
实施例4
(1)制备氧化石墨烯：(a)取3g石墨和1.5gNaNO3加入装有150mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入8gKMnO4，在18℃条件下持续反应3h；然后在38℃水浴中持续反应4h，再缓慢加入95mL去离子水，继续搅拌35min，最后，再加入250mL的去离子水，并缓慢的加入30mL质量百分数为5％的H2O2直到混合物变成亮黄色。
(b)用质量百分数为5％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置8h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色。
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声10h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯。
(2)制备膜支撑层：
(a)取步骤(1)中所得的氧化石墨烯0.2g、干燥后的聚砜0.4g于圆底烧瓶中，加入1mLN-甲基吡咯烷酮后在60℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡3h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入25℃的去离子水中保持20h，取出后放入真空干燥箱于60℃下干燥6h后，冷却至25℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料。
(3)制备复合膜：
(a)取0.7g的间苯二胺(MPD)和2g聚乙烯醇(PVA)加入6mL去离子水中，搅拌3h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中15min，N2吹扫8min除去支撑层表面过量的溶液，放置在25℃下干燥3h直至支撑层表面完全干燥；
(c)取0.8g均苯三甲酰氯(TMC)加入到1mL正己烷中，搅拌5h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中10min，取出支撑层材料放置于90℃真空干燥箱干燥4h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
将本实施例所制备的具有高活性位点的复合正渗透膜应用于盐水脱盐实验中：
将本实施中所制备的具有图灵结构的复合正渗透膜置于膜性能评价装置中，配置2.5mol/L NaCl为原料液，选取3mol/L的NH4HCO3溶液作为汲取液。膜组件运行12h后记录实验结果，水通量为95L/(m2·h)，对溶质的截留率高达99％。说明本发明所制备的高透水位点的复合正渗透膜性能优异，具有较高的水通量和盐截留率。
从以上实验结果可知，该方法制备的具有高活性位点的复合正渗透膜性能优异，具有较高的水通量和盐截留率，对于卤水脱盐有良好的效果。
以上的具体实施方式已经对本发明的方法进行了具体的描述，但本发明所述内容并不仅仅限于以上实施案例，只要在不超出本发明的主旨范围内，可对实验条件及方法进行灵活的变更，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (1)

1.一种高活性复合正渗透膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯:
(a)将1～3g石墨、0.5～1.5gNaNO3加入装有50～150mL质量百分数为98％的浓H2SO4且置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合搅拌均匀后缓慢加入5～8gKMnO4，在12～18℃下持续反应1～3h；然后在32～38℃水浴中持续反应1～4h，再缓慢加入90～95mL去离子水，继续搅拌25～35min，最后，再加入150～250mL的去离子水，并缓慢的加入质量百分数为2～5％的H2O2直到混合物变成亮黄色；
(b)用质量百分数为2～5％的HCl对上述溶液进行酸洗，静置6～8h，倒出上清液，再用去离子水洗涤直至溶液变成深棕色；
(c)将深棕色溶液置于超声仪中超声8～10h，使得氧化石墨片层被剥落，直到溶液变成棕色均匀为止，将得到的氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥得到氧化石墨烯；
(2)制备膜支撑层:
(a)取步骤(1)中所得的0.1g～0.2g氧化石墨烯、干燥后的0.15g～0.4g聚砜放在圆底烧瓶中，加入1mL N-甲基吡咯烷酮后在50～60℃下搅拌形成均匀稳定溶液；
(b)将上述所得的均匀稳定溶液转移至超声波脱气机中脱泡2～3h，取出溶液用电动涂膜机将溶液涂布在干净的玻璃板上以形成均匀稳定的膜；
(c)将具有膜的玻璃板快速平稳地放入23～25℃的去离子水中保持14～20h，取出后放入真空干燥箱中于50～60℃下干燥5～6h后，冷却至23～25℃，得到氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料；
(3)制备复合膜：
(a)将0.3g～0.7g的间苯二胺和1～2g聚乙烯醇加入3～6mL去离子水中，搅拌2～3h形成第一均匀稳定溶液；
(b)取步骤(2)中所得的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料浸泡在第一均匀稳定溶液中10～15min，N2吹扫5～8min除去支撑层表面过量的溶液，在23～25℃下干燥2～3h直至支撑层表面完全干燥；
(c)将0.5g～0.8g均苯三甲酰氯加入1mL正己烷中，搅拌3～5h形成第二均匀稳定溶液，将支撑层表面完全干燥的氧化石墨烯-聚砜膜支撑层材料充分浸泡在第二均匀稳定溶液中5～10min，取出支撑层材料放入真空干燥箱中于80～90℃温度下干燥3～4h后，得到高活性位点的复合正渗透膜。
CN201811353129.5A 2018-11-14 2018-11-14 一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法 Pending CN109647223A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811353129.5A CN109647223A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811353129.5A CN109647223A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109647223A true CN109647223A (zh) 2019-04-19

Family

ID=66111954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811353129.5A Pending CN109647223A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109647223A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110406213A (zh) * 2019-07-18 2019-11-05 柯林(福建)服饰有限公司 抗静电、抗菌、远红外、吸湿速干的羽绒面料制作方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594249A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 天津理工大学 一种氧化石墨烯-纳米石墨粉复合物对电极的制备及应用
CN103861472A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 东华大学 一种氨基改性氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法
CN104001434A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 中国海洋大学 一种正渗透膜及其制备方法
CN105126654A (zh) * 2015-09-30 2015-12-09 北京新源国能科技有限公司 一种中空纤维正渗透膜以及制备方法
CN107174950A (zh) * 2017-06-28 2017-09-19 北京师范大学 一种氧化石墨烯改性的高性能正渗透复合膜及制备方法
CN107385887A (zh) * 2017-07-28 2017-11-24 江西昌硕户外休闲用品有限公司 一种活性石墨烯及其制备方法和应用
US20180186142A1 (en) * 2014-03-14 2018-07-05 University Of Maryland Layer-by-layer assembly of graphene oxide membranes via electrostatic interaction and eludication of water and solute transport mechanisms

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594249A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 天津理工大学 一种氧化石墨烯-纳米石墨粉复合物对电极的制备及应用
US20180186142A1 (en) * 2014-03-14 2018-07-05 University Of Maryland Layer-by-layer assembly of graphene oxide membranes via electrostatic interaction and eludication of water and solute transport mechanisms
CN103861472A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 东华大学 一种氨基改性氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法
CN104001434A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 中国海洋大学 一种正渗透膜及其制备方法
CN105126654A (zh) * 2015-09-30 2015-12-09 北京新源国能科技有限公司 一种中空纤维正渗透膜以及制备方法
CN107174950A (zh) * 2017-06-28 2017-09-19 北京师范大学 一种氧化石墨烯改性的高性能正渗透复合膜及制备方法
CN107385887A (zh) * 2017-07-28 2017-11-24 江西昌硕户外休闲用品有限公司 一种活性石墨烯及其制备方法和应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110406213A (zh) * 2019-07-18 2019-11-05 柯林(福建)服饰有限公司 抗静电、抗菌、远红外、吸湿速干的羽绒面料制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104474919B (zh) 一种高性能平板式醋酸纤维素/石墨烯共混正渗透膜
CN103861472B (zh) 一种氨基改性氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法
CN109666964B (zh) 一种电泳沉积快速制备二维MXene膜的方法
CN109224861A (zh) 一种金属有机骨架改性纳滤/反渗透膜及其应用
CN103170257B (zh) 一种复合正渗透膜及其制备方法
CN104028110B (zh) 一种薄层复合正渗透膜及其制备方法
CN102580562B (zh) 一种聚偏氟乙烯复合醋酸纤维素正渗透膜的制备方法
Cui et al. Optimization of novel composite membranes for water and mineral recovery by vacuum membrane distillation
CN109012220A (zh) 一种新型二维材料/海藻酸钠渗透汽化膜的制备
CN105056768A (zh) 一种类水滑石复合正渗透膜支撑层及其制备方法
CN103212309B (zh) 一种无支撑正渗透膜的制备方法
CN110841487B (zh) 一种海水淡化膜的制备方法
CN101785974A (zh) 一种耐酸型复合反渗透膜
CN102114391A (zh) 一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法
JP2010075808A (ja) 淡水製造方法および淡水製造装置
Ng et al. A novel thin film composite hollow fiber osmotic membrane with one-step prepared dual-layer substrate for sludge thickening
CN114392698B (zh) 一种高稳定性的光热水凝胶海绵及其制备方法和应用
CN104437117A (zh) 一种用于苦咸水淡化的醋酸纤维素正渗透膜的制备方法
CN104785132A (zh) 一种木质素复合纳滤膜及其制备方法
CN108465460A (zh) 一种超疏水海绵吸附材料的制备方法
CN103785301B (zh) 一种醋酸纤维素正渗透膜材料及其制备方法
CN107617342B (zh) 一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法
Wang et al. Investigation of forward osmosis performance and anti‐fouling properties of the novel hydrophilic polymer brush‐grafted TFC‐type FO membranes
Chen et al. Effect of cellulose triacetate membrane thickness on forward‐osmosis performance and application for spent electroless nickel plating baths
CN114618331A (zh) 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190419

RJ01 Rejection of invention patent application after publication