CN112588134A - 埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用，其克服了现有技术中油水分离膜易结垢、分离效率低、无法重复使用、制备复杂的问题，本发明具有高水通量和高分离效率，可重复使用，可广泛用于含油污水处理和海洋溢油。本发明的埃洛石纳米管/氧化石墨烯膜由尼龙底膜和HNTs/GO复合层组成，具有水下超疏油特性。本发明的制备方法为：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。
Description
技术领域：
本发明属于油水分离膜材料制备领域，涉及一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用。
背景技术：
膜分离是一种高效、节能的浓缩分离技术，其基本原理是利用选择性透过膜，在能量或者化学位差的推动下，对多组分物质进行分离、提纯、浓缩或富集等。高分子聚合物膜具有结构易调控、加工操作简单、价格低廉以及柔韧性好等优点，而且制膜技术丰富，成为目前最常用的商业膜。但是，高分子聚合物膜存在着固有的缺陷，例如易结垢、机械强度差以及热和化学稳定性差，无法广泛应用于工业生产。因此，具有优异的化学和物理性能，高可调性和可重复使用性的无机膜也越来越引起人们的关注，但无机膜在使用过程中存在脆性高、制备复杂等局限性，并且无机膜使用后需通过化学试剂的清洗才能继续使用，容易造成二次污染，目前主要应用于实验室或特定工况。
近年来，氧化石墨烯(GO)作为一种二维新材料广泛应用在气体分离、海水淡化和废水处理等领域。但是，在含油废水处理中GO膜的水通量较低，一定程度上限制了GO膜在油水分离方面的应用。为提高GO膜的水通量，研究人员通过在氧化石墨烯片层之间插入纳米点、氧化石墨烯量子点和碳纳米管等以扩大膜层间距，从而提高水的渗透性。虽然这些碳材料与氧化石墨烯有着较好的相容性，但存在原材料昂贵、制备工艺复杂、不利于大规模的制备和应用等缺点。因此，开发一种低成本、高水通量的GO基膜，对于含油废水处理显得尤为重要。
埃洛石纳米管(HNTs)作为一种天然纳米粘土，具有中空结构和独特的物理和化学特性。同时，埃洛石纳米管还具有低密度，耐高温，大的孔隙率和比表面积等优势。如能通过HNTs与无机物进行杂化形成亲水性良好的膜，可以提高分离膜的水通量和防污性能。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备方法和应用，其克服了现有技术中油水分离膜易结垢、分离效率低、无法重复使用、制备复杂的问题，本发明具有高水通量和高分离效率，可重复使用，可广泛用于含油污水处理和海洋溢油。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜，其特征在于：包括尼龙底膜，尼龙底膜作为支撑层，其上负载埃洛石纳米管/氧化石墨烯层形成油水分离膜，膜的厚度为300～700nm，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布形成插层结构。
尼龙底膜的孔径为0.1～0.4μm，埃洛石纳米管尺寸为30～70nm×1～3μm；尼龙膜为经过超声清洗的尼龙膜。
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。
上述方法具体包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯分离液：以质量分数记，将180～400份浓硫酸和30～70份的浓磷酸置于冰水浴中，将1.5～5份的石墨粉加入搅拌，加入20～60份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应8～12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入10～40份质量浓度为25～30％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置8～12小时；加入10～30份质量浓度为35～36.5的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)制备埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声20～40分钟，按体积比为7：1～1：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡20～60分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
上述尼龙膜进行超声清洗包括以下步骤：先用清水超声清洗干净，然后用无水乙醇超声清洗，再用去离子水清洗干净；在40分钟内缓慢分批次加入20～60质量份高锰酸钾。
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜在海洋溢油及生活含油污水的处理中的应用。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、本发明的油水分离膜中埃洛石纳米管与氧化石墨烯形成插层结构，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布。埃洛石纳米管的存在增加了复合膜的厚度，油水分离膜的厚度为300～700nm。油水分离膜在空气中对水的接触角小于10°，在水中对油的接触角大于150°，具有了亲水/水下超疏油特性，使得复合膜的水通量达到氧化石墨烯膜水通量3倍以上，油水分离效率高达99.5％以上，在重复使用6次后水通量仍然保持1450LMH的高通量。因此，本发明的埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜可广泛应用于海洋溢油及生活含油污水的处理。
2、本发明制备的油水分离膜将亲水的埃洛石纳米管掺杂到氧化石墨烯中形成水下超疏油分离膜，本发明所制备的油水分离膜机械性能好并具有良好的可重复使用性能。本发明油水分离膜成本低廉、能耗较低、制备简单，具有大范围制备的优势。
附图说明
图1为实施例1制备复合膜形貌的SEM照片；
图2为实施例1制备复合膜形貌的TEM照片，可以清洗看到埃洛石纳米管和氧化石墨烯呈插层结构；
图3为实施例1制备尼龙膜、氧化石墨烯薄膜和埃洛石纳米管/氧化石墨烯复合膜的水接触角图，接触角发生显著降低，最低为11°；
图4为实施例1制备尼龙膜、氧化石墨烯薄膜和埃洛石纳米管/氧化石墨烯复合膜的水下油接触角图，掺杂埃洛石纳米管后达到超疏油表面；
图5为实施例1制备GO/HNTS复合膜的水通量、截留率图，掺杂埃洛石纳米管后水通量最高达1482LMH，截留率达99.72％；
图6为实施例1制备GO/HNTS复合膜的循环次数图，在使用7个循环后水通量开始下降，表现出良好的可重复使用性能。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。这些实施例是用于说明本发明而不限于本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体实验环境做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
本发明为一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜，包括尼龙底膜，尼龙底膜作为支撑层，其上负载埃洛石纳米管/氧化石墨烯层形成油水分离膜，膜的厚度为300～700nm，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布形成插层结构。尼龙底膜的孔径为0.1～0.4μm，埃洛石纳米管尺寸为30～70nm×1～3μm，尼龙膜为经过超声清洗的尼龙膜。
埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法包括以下步骤：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯分离液：以质量分数记，将180～400份浓硫酸和30～70份的浓磷酸置于冰水浴中，将1.5～5份的石墨粉加入搅拌，加入20～60份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应8～12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入10～40份质量浓度为25～30％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置8～12小时；加入10～30份质量浓度为35～36.5的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)制备埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声20～40分钟，按体积比为7：1～1：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡20～60分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
其中尼龙膜需进行超声清洗，先用清水超声清洗干净，然后用无水乙醇超声清洗，再用去离子水清洗干净。将20～60份高锰酸钾在40分钟内加入，加入方式为缓慢分批次加入。
本发明埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜可用于海洋溢油及生活含油污水的处理。
实施例1
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜及制备和应用，步骤如下：
(1)将180份浓硫酸和30份的浓磷酸置于冰水浴中，将1.5份的石墨粉加入搅拌，加入30份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入20份质量浓度为25％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置12小时；加入10份质量浓度为35％的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声20分钟，按体积比为6：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡40分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
本实施例所制备的油水分离膜中埃洛石纳米管与氧化石墨烯形成插层结构，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布；埃洛石纳米管的存在增加了复合膜的厚度，所述油水分离膜的厚度为500nm；所述油水分离膜在空气中对水的接触角小于10°，在水中对油的接触角大于150°，具有了亲水/水下超疏油特性。
采用死端过滤装置进行油水分离测试，结果本发明埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的水通量为1450LMH，分离效率为99.72％。
实施例2
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，步骤如下：
(1)将200份浓硫酸和30份的浓磷酸置于冰水浴中，将2份的石墨粉加入搅拌，加入30份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入25份质量浓度为25％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置12小时；加入10份质量浓度为35％的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声30分钟，按体积比为7：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡40分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
本实施例所制备的油水分离膜用死端过滤装置进行油水分离测试，结果水通量为1380LMH，分离效率为99.59％。
实施例3
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，步骤如下：
(1)将190份浓硫酸和40份的浓磷酸置于冰水浴中，将1.5份的石墨粉加入搅拌，加入30份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入30份质量浓度为25％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置12小时；加入15份质量浓度为35％的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声30分钟，按体积比为4：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡30分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
本实施例所制备的油水分离膜用死端过滤装置进行油水分离测试，结果水通量为1425LMH，分离效率为99.56％。
实施例4
一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，步骤如下：
(1)将180份浓硫酸和40份的浓磷酸置于冰水浴中，将2份的石墨粉加入搅拌，加入30份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入20份质量浓度为25％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置12小时；加入10份质量浓度为35％的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声30分钟，按体积比为6：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡30分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
本实施例所制备的油水分离膜用死端过滤装置进行油水分离测试，结果水通量为1395LMH，分离效率为99.61％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，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，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜，其特征在于：包括尼龙底膜，尼龙底膜作为支撑层，其上负载埃洛石纳米管/氧化石墨烯层形成油水分离膜，膜的厚度为300～700nm，埃洛石纳米管在氧化石墨烯片层间随机分布形成插层结构。
2.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜，其特征在于：尼龙底膜的孔径为0.1～0.4μm，埃洛石纳米管尺寸为30～70nm×1～3μm；尼龙膜为经过超声清洗的尼龙膜。
3.一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将亲水埃洛石纳米管分散液和氧化石墨烯分散液按体积比7：1～1：1混合，超声分散均匀；将孔径为0.1～0.4μm的尼龙膜超声清洗烘干，使用真空抽滤将混合分散液均匀负载在尼龙底膜制备成埃洛石纳米管/氧化石墨烯分离膜。
4.根据权利要求3所述的埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯分离液：以质量分数记，将180～400份浓硫酸和30～70份的浓磷酸置于冰水浴中，将1.5～5份的石墨粉加入搅拌，加入20～60份高锰酸钾，在50℃下搅拌反应8～12小时；移至装有1L冰块的烧杯中，待所有冰块融化后加入10～40份质量浓度为25～30％的过氧化氢溶液，待反应液颜色完全由褐黑色变为棕黄色，静置8～12小时；加入10～30份质量浓度为35～36.5的盐酸溶液，用去离子水反复洗涤至溶液Ph＝7为止；离心反应液得到黑色糊状物，加入去离子水稀释得到均匀的氧化石墨烯分散液；
(2)制备埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：将质量浓度为20％的埃洛石溶液超声20～40分钟，按体积比为7：1～1：1加入氧化石墨烯分散液，加入50ml去离子水混合超声震荡20～60分钟使其混合均匀；
(3)真空抽滤埃洛石纳米管/氧化石墨烯混合分散液：尼龙膜作为基膜，使用由滤杯、滤瓶、滤膜、金属夹和真空泵组成的抽滤装置，将尼龙膜放在装置中抽滤得到均匀平整的HNTs/GO复合膜，静置干燥。
5.根据权利要求4所述的埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于：将所述尼龙膜进行超声清洗，包括以下步骤：先用清水超声清洗干净，然后用无水乙醇超声清洗，再用去离子水清洗干净；在40分钟内缓慢分批次加入20～60质量份高锰酸钾。
6.一种埃洛石纳米管/氧化石墨烯油水分离膜在海洋溢油及生活含油污水的处理中的应用。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113634137A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-12 | 西安理工大学 | 油水分离氧化石墨烯/碳纳米管复合过滤膜的制备方法 |
| CN114699924A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-07-05 | 长安大学 | 一种预浸润诱导可转变润湿性的O-HNTs/ZIF-8复合膜的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106621835A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 华南理工大学 | 一种载银埃洛石‑聚乙烯醇超滤膜及其制备与应用 |
| CN107138048A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-08 | 安徽大学 | 一种高性能氧化石墨烯/埃洛石纳米管复合水油分离膜的制备方法 |
| CN107376657A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-11-24 | 江苏大学 | 亲水‑水下超疏油的氧化石墨烯基滤膜、制备方法及应用 |
| CN109482071A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-19 | 江苏大学 | 一种PVDF/GO@PDA@HNTs复合膜的制备方法及其用途 |
-
2020
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106621835A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 华南理工大学 | 一种载银埃洛石‑聚乙烯醇超滤膜及其制备与应用 |
| CN107138048A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-08 | 安徽大学 | 一种高性能氧化石墨烯/埃洛石纳米管复合水油分离膜的制备方法 |
| CN107376657A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-11-24 | 江苏大学 | 亲水‑水下超疏油的氧化石墨烯基滤膜、制备方法及应用 |
| CN109482071A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-19 | 江苏大学 | 一种PVDF/GO@PDA@HNTs复合膜的制备方法及其用途 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113634137A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-12 | 西安理工大学 | 油水分离氧化石墨烯/碳纳米管复合过滤膜的制备方法 |
| CN114699924A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-07-05 | 长安大学 | 一种预浸润诱导可转变润湿性的O-HNTs/ZIF-8复合膜的制备方法 |
| CN114699924B (zh) * | 2021-12-14 | 2022-12-27 | 长安大学 | 一种预浸润诱导可转变润湿性的O-HNTs/ZIF-8复合膜的制备方法 |
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