CN110559874B - 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品 - Google Patents

一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品 Download PDF

Info

Publication number
CN110559874B
CN110559874B CN201910896430.9A CN201910896430A CN110559874B CN 110559874 B CN110559874 B CN 110559874B CN 201910896430 A CN201910896430 A CN 201910896430A CN 110559874 B CN110559874 B CN 110559874B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nitride
phase carbon
graphite
preparation
membrane
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.)
Active
Application number
CN201910896430.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110559874A (zh
Inventor
胡学兵
张怀涛
刘鑫
胡燕
于云
汪永清
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.)
Jingdezhen Ceramic Institute
Original Assignee
Jingdezhen Ceramic Institute
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 Jingdezhen Ceramic Institute filed Critical Jingdezhen Ceramic Institute
Priority to CN201910896430.9A priority Critical patent/CN110559874B/zh
Publication of CN110559874A publication Critical patent/CN110559874A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110559874B publication Critical patent/CN110559874B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D67/0039—Inorganic 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
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0259—Compounds of N, P, As, Sb, Bi
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品，该方法以Hummers法剩余液为纳米水合氧化锰的合成前驱体，往其中添加一定量的石墨相氮化碳粉体后，超声分散均匀，并调节溶液pH值获得沉淀，再采用过滤分离、清洗和干燥工艺，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；再将该混合物沉淀在水中超声分散，即可获得制膜浆料。采用该浆料并结合一定的制膜方法，即可在多孔无机或有机载体上制备具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜产品。本发明具有工艺简便、成本低廉、绿色环保、产品性能优异等优点，市场前景广阔。

Description

一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的 产品
技术领域
本发明属于分离膜材料制备技术领域，尤其涉及一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品。
背景技术
膜法水处理技术具有适用范围广、效率高、装置简单、易操作和易控制、无二次污染等诸多优势，在各类污染废水的回收处理等领域已得到广泛应用。现阶段，随着众多行业对废水处理精度的要求越来越高，针对水中的各类离子或小分子有机物等污染物的高效去除，已经日益迫切。目前，针对上述各类污染物的去除，就膜法水处理技术而言，主要有电渗析、纳滤、反渗透等，该些技术虽然在各类离子或小分子有机污染物的处理上具有一定的技术优势，但仍然存在处理精度有待提升、能耗较高、处理成本偏高、技术要求较高等一些经济上或者技术上不足。同时，吸附法作为一种工艺简单、能源消耗低、选择性高的分离技术，已经被广泛应用于去除水中各类污染物。但是现阶段，由于常用的吸附剂普遍呈现粉末分散状，由此导致其一般均具有易造成二次污染、吸附性能欠稳定、难回收等诸多缺点。
由此，为解决分离膜通常不具备吸附性和吸附剂不具备膜分离性能的关键技术问题，将分离膜与高效吸附剂相糅合，在充分利用两种材料技术优势的基础上，同时又适当规避两种材料的技术不足，则可以达到同步实现分离和吸附双功能的目的，从而实现水体的高精度净化。在此基础上，及时开发一种工艺简便、成本低廉、绿色环保、性能优异的具有吸附功能的新型分离膜材料制备技术及相关产品，对于保护水环境和促进膜行业发展均具有重要的价值和意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简便、成本低廉、性能优异、绿色环保的具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品。
为解决分离膜通常不具备吸附性和吸附剂不具备膜分离性能的关键技术问题，本发明的技术方案是：一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在Hummers法剩余液中，加入一定量的石墨相氮化碳粉体，超声分散形成均匀的混合液；
步骤二：调节步骤一制备的混合液pH值，促进沉淀形成；
步骤三：将步骤二获得的沉淀进行过滤分离后，清洗干燥，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；
步骤四：将步骤三获得的混合物沉淀超声分散到水中，获得制膜浆料；
步骤五：将步骤四获得的制膜浆料，采用适当的制膜方法和热处理工艺，即可在多孔载体上制得具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜。
所述步骤一中的Hummers法剩余液为去除氧化石墨和氧化石墨烯后得到的含有锰离子的剩余液。
所述步骤一中石墨相氮化碳粉体的添加量为5～20 g/L。
所述步骤二中的混合液pH值调节剂为氨水溶液；沉淀形成时，混合液pH值为6～8。
所述步骤四中制膜浆料的固含量为5～10 wt%。
所述步骤五中制膜方法为旋涂法或浸渍法或抽滤法。
所述步骤五中热处理工艺包括：热处理温度为100～150℃，热处理时间为1～2小时。
所述步骤五中载体包括有机或无机多孔载体，且该载体的平均孔径为100～200纳米。
所述方法制得的产品，其特征在于：所述步骤五中石墨相氮化碳分离膜的厚度为200～500微米。
所述石墨相氮化碳分离膜具有高分离性能和高吸附性能。
本发明针对目前普遍存在的分离膜通常不具备吸附性和吸附剂不具备膜分离性能的关键技术问题，以Hummers法剩余液为纳米水合氧化锰的合成前驱体，往其中添加一定量的石墨相氮化碳粉体后，并调节溶液pH值，再采用过滤分离、清洗和干燥工艺，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；采用该混合物沉淀并结合一定的制膜方法，即可在多孔无机或有机载体上制备具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜产品。本发明具有工艺简便、成本低廉、绿色环保、产品性能优异等优点，市场前景广阔。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图；
图2为水合氧化锰的物相分析图；
图3为石墨相氮化碳分离膜的物相分析图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
量取去除氧化石墨和氧化石墨烯后的Hummers法剩余液200毫升，添加4 g石墨相氮化碳粉体，超声分散形成均匀的混合液；再向该混合液中滴加氨水溶液至沉淀形成，此时混合液pH值为8。将上述沉淀进行过滤分离、清洗和干燥后，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；称取适量的上述混合物沉淀超声分散到水中，获得固含量为10 wt%的制膜浆料；采用该制膜浆料，结合旋涂法，在平均孔径为150纳米的氧化铝多孔陶瓷支撑体上，制备含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜；该膜在100℃下处理2小时，即可制得厚度为500微米的相应膜产品。
对上述含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜进行吸附分离实验，以含锌离子的水溶液为处理对象，常温和中性条件下，该膜对锌离子的吸附量达到110 mg/g，膜渗透通量为106 L·m-2·h-1·bar-1。
实施例2
量取去除氧化石墨和氧化石墨烯后的Hummers法剩余液100毫升，添加0.5 g石墨相氮化碳粉体，超声分散形成均匀的混合液；再向该混合液中滴加氨水溶液至沉淀形成，此时混合液pH值为7；将上述沉淀进行过滤分离、清洗和干燥后，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；称取适量的上述混合物沉淀超声分散到水中，获得固含量为5 wt%的制膜浆料；采用该制膜浆料，结合旋涂法，在平均孔径为100纳米的氧化锆多孔陶瓷支撑体上，制备含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜。该膜在150℃下处理1小时，即可制得厚度为200微米的相应膜产品。
对上述含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜进行吸附分离实验，以含苯酚的水溶液为处理对象，常温和中性条件下，该膜对苯酚的吸附量达到230 mg/g，膜渗透通量为217 L·m-2·h-1·bar-1。
实施例3：
量取去除氧化石墨和氧化石墨烯后的Hummers法剩余液100毫升，添加1 g石墨相氮化碳粉体，超声分散形成均匀的混合液；再向该混合液中滴加氨水溶液至沉淀形成，此时混合液pH值为6。将上述沉淀进行过滤分离、清洗和干燥后，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；称取适量的上述混合物沉淀超声分散到水中，获得固含量为8 wt%的制膜浆料；采用该制膜浆料，结合旋涂法，在平均孔径为200纳米的聚四氟乙烯滤膜支撑体上，制备含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜；该膜在100℃下处理2小时，即可制得厚度为300微米的相应膜产品。
对上述含纳米水合氧化锰的石墨相氮化碳分离膜进行吸附分离实验，以含锆离子的水溶液为处理对象，常温和中性条件下，该膜对锆离子的吸附量达到280 mg/g，膜渗透通量为165 L·m-2·h-1·bar-1。
本发明的工艺参数不局限于上述列举的实施例。

Claims (8)

1.一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在Hummers法剩余液中，加入一定量的石墨相氮化碳粉体，超声分散形成均匀的混合液；
步骤二：调节步骤一制备的混合液pH值，促进沉淀形成；
步骤三：将步骤二获得的沉淀进行过滤分离后，清洗干燥，获得纳米水合氧化锰与石墨相氮化碳混合沉淀；
步骤四：将步骤三获得的混合物沉淀超声分散到水中，获得制膜浆料；
步骤五：将步骤四获得的制膜浆料，采用适当的制膜方法和热处理工艺，即可在多孔载体上制得具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜；
所述步骤五中石墨相氮化碳分离膜的厚度为200～500微米。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的Hummers法剩余液为去除氧化石墨和氧化石墨烯后得到的含有锰离子的剩余液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一中石墨相氮化碳粉体的添加量为5～20 g/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的混合液pH值调节剂为氨水溶液；沉淀形成时，混合液pH值为6～8。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤四中制膜浆料的固含量为5～10 wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五中制膜方法为旋涂法或浸渍法或抽滤法。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五中热处理工艺包括：热处理温度为100～150℃，热处理时间为1～2小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五中载体包括有机或无机多孔载体，且该载体的平均孔径为100～200纳米。
CN201910896430.9A 2019-09-23 2019-09-23 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品 Active CN110559874B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910896430.9A CN110559874B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910896430.9A CN110559874B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110559874A CN110559874A (zh) 2019-12-13
CN110559874B true CN110559874B (zh) 2021-08-13

Family

ID=68781596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910896430.9A Active CN110559874B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110559874B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112246268A (zh) * 2020-10-12 2021-01-22 四川旭航新材料有限公司 一种新型高效的臭氧催化材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108348868A (zh) * 2015-09-10 2018-07-31 日东电工株式会社 用于脱水的选择性渗透的氧化石墨烯/聚乙烯醇膜
CN109173744A (zh) * 2018-08-17 2019-01-11 华南理工大学 一种石墨相氮化碳二维纳米片膜在离子分离中的应用
CN109482133A (zh) * 2018-11-28 2019-03-19 景德镇陶瓷大学 一种利用Hummers法的废液制备吸附材料的方法
CN109647324A (zh) * 2019-01-03 2019-04-19 安庆师范大学 一种吸附膜及其制备方法与应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101813170B1 (ko) * 2011-04-11 2017-12-28 삼성전자주식회사 그래핀 함유 분리막

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108348868A (zh) * 2015-09-10 2018-07-31 日东电工株式会社 用于脱水的选择性渗透的氧化石墨烯/聚乙烯醇膜
CN109173744A (zh) * 2018-08-17 2019-01-11 华南理工大学 一种石墨相氮化碳二维纳米片膜在离子分离中的应用
CN109482133A (zh) * 2018-11-28 2019-03-19 景德镇陶瓷大学 一种利用Hummers法的废液制备吸附材料的方法
CN109647324A (zh) * 2019-01-03 2019-04-19 安庆师范大学 一种吸附膜及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110559874A (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castro-Muñoz et al. Ongoing progress on novel nanocomposite membranes for the separation of heavy metals from contaminated water
Dong et al. Cost and efficiency perspectives of ceramic membranes for water treatment
Sunil et al. Al-Ti2O6 a mixed metal oxide based composite membrane: A unique membrane for removal of heavy metals
CN110665377B (zh) 一种高通量抗污染反渗透膜及其制备方法
Younssi et al. Alumina membranes for desalination and Water treatment
CN110577229A (zh) 一种废盐的再利用方法及装置
WO2022227838A1 (zh) 一种中空纤维无机膜的制备方法
CN106145423B (zh) 一种基于膜分离技术的环氧氯丙烷生产废水的处理方法及装置
CN110559874B (zh) 一种具有吸附功能的石墨相氮化碳分离膜制备方法及制得的产品
CN114733367B (zh) 一种凹凸棒土基复合纳滤膜的制备方法
Matebese et al. Greywater reclamation: A comparison of the treatment performance of UiO-66-NH2@ GO nanocomposites membrane filtration with and without activated carbon pretreatment
CN110801738B (zh) 一种高分散二氧化钛掺杂聚酰胺纳滤膜的制备方法
Fan et al. Preparation of a ceramic membrane from prevalent natural clay for the purification of phosphate wastewater
Serhiienko et al. Ceramic membranes: New trends and prospects (short review)
Samari et al. Performance evaluation of amino-functionalized mesoporous/PES nanofiltration membrane in anionic dye removal from aqueous solutions
Lee et al. Current research trends and prospects on manufacturing and development of porous ceramic membranes
CN110559873B (zh) 一种具有吸附功能的氧化石墨烯分离膜制备方法及其制得的产品
CN110372115A (zh) 一种头孢废水净化处理方法
CN110639366B (zh) 一种制备Fe-cage插层层状双金属氢氧化物纳滤膜的方法
Jana et al. Polymer enhanced ultrafiltration of mercury using chitosan impregnated ceramic membrane
Wen et al. Recent advances in membranes modified with plant polyphenols in wastewater treatment: A review
CN109529774B (zh) 一种氧化石墨烯-氢氧化铽复合材料、制备方法及其应用
CN111085114A (zh) 一种海水淡化膜及其制备方法和应用
CN113244782A (zh) 一种具备分子识别与固定功能的石墨烯膜及其制备方法
CN111185095A (zh) 一种添加改性石墨烯的水处理管式膜复合材料

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant