CN209317459U - 一种新型有机超滤膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型有机超滤膜，所述有机超滤膜包括聚苯胺层、g‑C3N4片层、氧化石墨烯片层、聚偏氟乙烯平板超滤膜；所述聚偏氟乙烯平板超滤膜设有微孔，聚苯胺层附着在聚偏氟乙烯平板超滤膜的表面，g‑C3N4片层与氧化石墨烯片层嵌合在聚苯胺层内；其中，部分g‑C3N4片层与氧化石墨烯片层以竖向穿插的形式，顶出聚苯胺层。本实用新型可显著提高膜改性膜表面的可见光活性、亲水性能、抗污染性能和截留特性，满足实际使用的需要。
Description
技术领域
本实用新型属于高分子膜材料，更具体地，涉及一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的PVDF膜。
背景技术
水污染是目前发展中亟待解决的问题，针对源水中出现的新污染问题以及对污水处理的新要求，水质净化新技术的提出与应用更是适应时代的需求。膜处理技术因具有结构简单、操作方便、能分离分子量中成百上千的物质、且能在常温下进行操作，具有环保节能、低能耗、低成本等优势，在国内外收到广泛的青睐。
在膜分离领域担当重要角色的聚偏氟乙烯膜（PVDF膜）因其制备工艺简单、膜易改性、韧性好、强度高、价格便宜、可塑性高等特点得到广泛研究和应用。然而，由于PVDF膜疏水性较强，亲水性较差，且对污染物只是单纯的物理截滤，并未分解污染物，所以在实际应用中容易产生严重的膜污染，导致膜阻力增大及膜通量下降进而导致出水水质恶化。
对膜表面进行改性，可以提高膜的各项性能，提高污水处理性能。然而，目前改性后的膜的可见光活性、亲水性、抗污染能力、截留性能等方面都难以满足实际使用的需要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷和不足，提供一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的PVDF膜。本实用新型可显著提高膜改性膜表面的可见光活性、亲水性能、抗污染性能和截留特性，满足实际使用的需要。
本实用新型的目的是提供一种新型有机超滤膜。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案给予实现的。
一种新型有机超滤膜，包括聚苯胺层1、g-C3N4片层2、氧化石墨烯片层3、聚偏氟乙烯平板超滤膜4；其中，聚偏氟乙烯平板超滤膜4设有微孔5，聚苯胺层1附着在聚偏氟乙烯平板超滤膜4的表面，g-C3N4片层2与氧化石墨烯片层3嵌合在聚苯胺层1内。
本实用新型通过聚苯胺层将氧化石墨烯与g-C3N4包覆固定在膜表面，这样既能充分利用到氧化石墨烯与g-C3N4复合光催化剂的亲水性与光催化能力，又能使改性的效果有效并且持久。本实用新型的氧化石墨烯与g-C3N4复合体牢固嵌合在聚苯胺层内，从而组成复合改性层在膜表面形成了保护层，大幅度提高改性膜持久的抗污染性能。
优选地，所述新型有机超滤膜还包括若干个呈竖向穿插并穿出聚苯胺层1的g-C3N4片层6和氧化石墨烯片层7。
优选地，所述膜微孔（5）的孔径为10～50nm。
优选地，所述聚苯胺层（1）的厚度为50nm～100nm。
优选地，所述g-C3N4片层（2）的厚度为3～4nm。
优选地，所述氧化石墨烯片层（3）的厚度为0.8～1.6 nm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型的纳米改性剂氧化石墨烯片层与g-C3N4片层通过聚苯胺层与超滤膜紧密结合成为一体，改性剂牢固地附着在超滤膜的表面，显著优于单一改性剂如氧化石墨烯或单一改性工艺如共混改性等基于物理作用的负载量与附着强度；
（2）本实用新型的亲水性和分离性能均优于原膜，其水接触角对腐殖酸静态吸附量均大幅下降；
（3）本实用新型的有机超滤膜表面富含大量亲水性官能团，这些官能团使改性膜具有极强的亲水性能和表面活性。氧化石墨烯与g-C3N4复合体牢固嵌合在聚苯胺层内，从而组成复合改性层在膜表面形成了保护层，大幅度提高改性膜持久的抗污染性能；
（4）本实用新型过滤腐殖酸的通量衰减得到很大程度的延缓，不可逆污染向可逆污染转化。能够有效的减少污染物吸附在膜表面，提升改性膜的抗污染能力；
（5）本实用新型有效提高了改性膜的可见光催化速率，并有效的缓解膜污染问题。
（6）本实用新型改性膜的机械强度显著增强，改性膜拉伸强度与拉伸弹性模量分别高于PVDF原膜。
（7）本实用新型的可见光催化性能力显著增强。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图注：1-聚苯胺层；2- g-C3N4片层；3-氧化石墨烯片层；4-聚偏氟乙烯平板超滤膜；5-微孔；6-竖向穿插的g-C3N4片层；7-竖向穿插的氧化石墨烯片层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来进一步说明本实用新型。其中，附图仅用于示例型说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺。
实施例1
如图1，一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的PVDF膜，包括聚苯胺层1、g-C3N4片层2、氧化石墨烯片层3、聚偏氟乙烯平板超滤膜4；所述聚偏氟乙烯平板超滤膜4设有微孔5，聚苯胺层1附着在聚偏氟乙烯平板超滤膜4的表面，g-C3N4片层2与氧化石墨烯片层3嵌合在聚苯胺层1内；还包括若干个呈竖向穿插并穿出聚苯胺层1的g-C3N4片层6和氧化石墨烯片层7。
本实用新型通过聚苯胺层将氧化石墨烯与g-C3N4包覆固定在膜表面，这样既能充分利用到氧化石墨烯与g-C3N4复合光催化剂的亲水性与光催化能力，又能使改性的效果有效并且持久。本实用新型的氧化石墨烯与g-C3N4复合体牢固嵌合在聚苯胺层内，从而组成复合改性层在膜表面形成了保护层，大幅度提高改性膜持久的抗污染性能。
作为一种优选地可实施方式，所述膜微孔（5）的孔径为10～50nm。
作为一种优选地可实施方式，所述聚苯胺层（1）的厚度为50nm～100nm。
作为一种优选地可实施方式，所述g-C3N4片层（2）的厚度为3～4nm。
作为一种优选地可实施方式，所述氧化石墨烯片层（3）的厚度为0.8～1.6 nm。
本实用新型所述有机超滤膜的制备方法为：将PVDF膜浸入无水乙醇溶液中30～80min，待PVDF膜充分润湿后，再浸入纯水中30～60min中，恢复PVDF膜膜通量。在GO/g-C3N4共混液中加入2～5g表面活性剂SDBS并定容至1L，将原膜置入超滤杯中，在超滤压力（0.1～0.2Mpa）的作用下使PVDF膜对GO/g-C3N4/SDBS的共混液进行抽吸。超滤吸附完毕后，将膜片放入苯胺（An）的盐酸（pH=1）（浓度0.3～2 wt%）溶液中浸泡2～5h，浸泡完毕后立即将其浸泡在过硫酸铵（APS）的盐酸溶液（pH=1）（浓度0.2～2g/L）中2～5h，使之进行界面聚合反应，最后将膜片置于烘箱（50～80°C）中20～60min，取出，即制备得到改性的有机滤膜。
本实用新型的工作原理是：采用外压式过滤，原水从聚苯胺层1、g-C3N4片层2、氧化石墨烯片层3过滤，再经聚偏氟乙烯平板超滤膜4的微孔5流出，在这个过程中，溶剂及小分子溶质透过膜壁为透过液，而较大分子溶质被膜截留，留在膜外面，从而达到物质分离及浓缩的目的。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型有机超滤膜，其特征在于，包括聚苯胺层（1）、g-C3N4片层（2）、氧化石墨烯片层（3）、聚偏氟乙烯平板超滤膜（4）；其中，聚偏氟乙烯平板超滤膜（4）设有微孔（5），聚苯胺层（1）附着在聚偏氟乙烯平板超滤膜（4）的表面，g-C3N4片层（2）与氧化石墨烯片层（3）嵌合在聚苯胺层（1）内。
2.根据权利要求1所述的新型有机超滤膜，其特征在于，还包括若干个呈竖向穿插并穿出聚苯胺层（1）的g-C3N4片层（6）和氧化石墨烯片层（7）。
3.根据权利要求1所述的新型有机超滤膜，其特征在于，所述微孔（5）的孔径为10～50nm。
4.根据权利要求1所述的新型有机超滤膜，其特征在于，所述聚苯胺层（1）的厚度为50nm～100nm。
5.根据权利要求1所述的新型有机超滤膜，其特征在于，所述g-C3N4片层（2）的厚度为3～4 nm。
6.根据权利要求1所述的新型有机超滤膜，其特征在于，所述氧化石墨烯片层（3）的厚度为0.8～1.6 nm。
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