本發(fā)明涉及耐有機(jī)溶劑納濾膜及其制備與分離應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種氧化石墨烯/聚合物耐溶劑復(fù)合納濾膜的制備方法,。
背景技術(shù):
納濾(nanofiltration,nf)是介于超濾和反滲透之間的一種壓力驅(qū)動型膜分離過程。納濾膜孔徑在1nm左右,截留相對分子質(zhì)量在200~1000之間。由于化工、醫(yī)藥、精細(xì)化工產(chǎn)品的有機(jī)合成、分離及其催化劑的回收利用,藥物有效成分的提取及分離純化等諸多過程中均大量使用有機(jī)溶劑,傳統(tǒng)的分離及有機(jī)溶劑回收通常通過蒸餾、萃取、蒸發(fā)、結(jié)晶等方式來實(shí)現(xiàn),但這些方法存在著一些弊端,如:蒸餾過程能耗較高,溶劑損耗大,易造成熱敏性物質(zhì)失活或降解,甚至引入副產(chǎn)物,環(huán)境污染也比較嚴(yán)重;萃取則引入了新的組分,后續(xù)的分離過程繁瑣;吸附的效果并不十分明顯。因此開發(fā)適用于有機(jī)溶劑體系的膜很有必要,目前研究的耐溶劑納濾膜以聚合物膜為主,但商業(yè)膜通量較低、適用性不廣,因此有機(jī)溶劑納濾的當(dāng)務(wù)之急是開發(fā)高性能的、長期穩(wěn)定的、溶劑通用的有機(jī)溶劑納濾膜。
復(fù)合法是目前使用最多、最有效的納濾膜制備方法。復(fù)合法是指在超濾或微濾基膜表面復(fù)合復(fù)合上一層具有納米級孔徑的超薄功能層。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以用不同的材料作為基膜和復(fù)合層,功能層起到理想的分離性能,而基膜起到良好的支撐作用。
氧化石墨烯具有單分子厚度的超薄二維片狀結(jié)構(gòu),較容易在基膜表面均勻鋪展。但目前將石墨烯應(yīng)用于有機(jī)溶劑納濾中僅有純的石墨烯膜和混合基質(zhì)兩種方法,純的石墨烯膜存在通量小、不耐壓、易干裂的問題,研究者采用不同的方法解決膜的干裂問題,如引入犧牲層、保持石墨烯的溶劑化狀態(tài)的方法,引入犧牲層后但同樣存在通量小不能實(shí)現(xiàn)處理能力的問題,保持石墨烯的溶劑化提高了膜的膨脹程度從而提高了孔隙率,但在測試前要通過長達(dá)30h穩(wěn)定性測試而達(dá)到水通量穩(wěn)定后才能實(shí)現(xiàn)溶劑的穩(wěn)定測試,膜存在老化嚴(yán)重的問題,嚴(yán)重延長了操作時間,降低了分離效率;混合基質(zhì)的方法大多只是混入少量的石墨烯納米,雖然借助了石墨烯納米片的優(yōu)點(diǎn),但不能充分的發(fā)揮石墨烯自身形成二維通道網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,而且存在分布均勻性的問題,同時膜的通量也不高。因此采用新的方法、結(jié)合上述新的材料,更好的充分的借助石墨烯的二維通道網(wǎng)絡(luò),從而提升石墨烯溶劑納濾膜的溶劑處理能力的同時提升小分子選擇性篩分的能力,使其能夠真正地應(yīng)用于工業(yè)化是目前石墨烯溶劑納濾膜的主要挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種氧化石墨烯/聚合物耐溶劑復(fù)合納濾膜的制備方法,以氧化石墨烯膜為基礎(chǔ),采用溶液插層法制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜,將聚合物插層到氧化石墨烯層間,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)從而提高膜的通量,并且聚合物的加入可以提高氧化石墨烯的耐溶脹性,提高膜的溶劑通量。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種氧化石墨烯/聚合物耐溶劑復(fù)合納濾膜的制備方法,所述方法按如下步驟進(jìn)行:
(1)制備氧化石墨:以鱗片石墨為原料,加入硝酸鈉,以98%的濃硫酸和高錳酸鉀為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30~40℃下反應(yīng)1~1.5h,所得反應(yīng)混合液a經(jīng)后處理得到氧化石墨;所述的鱗片石墨、硝酸鈉和高錳酸鉀的質(zhì)量比為1:0.5~4:3~6;所述的濃硫酸的加入量以石墨的質(zhì)量計(jì)為20~30ml/g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將高分子量的聚合物溶于有機(jī)溶劑a中,并向所述的有機(jī)溶劑a中加入步驟(1)所得氧化石墨,超聲剝離1~2h,然后攪拌10~12h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液;所述的聚合物的加入量以有機(jī)溶劑的體積計(jì)為1~10g/l(優(yōu)選為2.5~5g/l);所述的氧化石墨的終濃度為1~10g/l(優(yōu)選為2.5~5g/l);所述的高分子量的聚合物為聚酰亞胺、熱塑型聚氨酯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈或聚醚砜;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以高分子聚合物的微濾多孔膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾后的膜浸泡到乙醇溶液中5~10h,從而實(shí)現(xiàn)聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜,所述的高分子聚合物的微濾多孔膜孔徑為220~450nm。
進(jìn)一步,步驟(1)中,所述反應(yīng)混合液的后處理方法為:反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入去離子水,在90~98℃下保持30~40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000~8000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于60~80℃烘箱中干燥5~10h,得到所述的氧化石墨;所述的反應(yīng)混合液與去離子水、過氧化氫溶液的體積之比為1:2~4:0.1~0.2。
進(jìn)一步,步驟(2)中,所述的有機(jī)溶劑a為1-甲基-2吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基甲酰胺或二甲基亞砜。
進(jìn)一步,步驟(2)中,所述的高分子聚合物的微濾多孔膜為聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚酰亞胺膜或聚酰胺膜;再進(jìn)一步,優(yōu)選為聚偏氟乙烯和聚酰胺膜。
進(jìn)一步,步驟(2)中,所述的高分子聚合物的微濾多孔膜為微濾多孔膜為圓形,直徑為50~100mm。
進(jìn)一步,步驟(2)中,所述的攪拌速度為100~300r/min。
進(jìn)一步,步驟(2)中,所述的超聲頻率為50~100hz。
本發(fā)明所述的氧化石墨烯/聚合物耐溶劑復(fù)合納濾膜應(yīng)用于有機(jī)溶劑納濾。
進(jìn)一步,所述的有機(jī)溶劑為:三氯三氟代乙烷、丙基醚、苯、甲苯、對二甲苯、氯苯、鄰二氯苯、戊烷、己烷、二乙醚、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、二氯化乙烯、庚烷、辛烷、石油醚、三氟乙酸、丁基氯、三氯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸、乙腈醋酸丁酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、四氫呋喃或吡啶。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
(1)本發(fā)明首次將高分子量聚合物摻入氧化石墨烯層間,調(diào)整氧化石墨烯的層間距,通過相轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生的聚合物相保護(hù)氧化石墨烯二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),改善氧化石墨烯復(fù)合膜的孔道結(jié)構(gòu);
(2)本發(fā)明采用真空抽濾的方法制備復(fù)合膜,方法簡便;
(3)本發(fā)明所制備的氧化石墨烯/聚合物耐溶劑復(fù)合納濾膜所需的驅(qū)動壓力很低,相比于大部分文獻(xiàn)報(bào)道的條件(>10bar),本方案制備的石墨烯復(fù)合膜僅在0.5bar的驅(qū)動壓力下就可以達(dá)到較高通量,耗能更低,在實(shí)際應(yīng)用中可進(jìn)一步節(jié)約成本。
附圖說明
圖1為實(shí)例1中制備的go/pan復(fù)合膜的表面的掃描電鏡圖。
圖2為實(shí)例1中制備的go/pan復(fù)合膜的斷面的掃描電鏡圖。
圖3為實(shí)例1中制備的go/pan復(fù)合膜的有機(jī)溶劑納濾性能圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例,對本發(fā)明加以詳細(xì)描述,但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例,在不脫離本發(fā)明內(nèi)容和范圍內(nèi),變化實(shí)施都應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)例1
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為130.9lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例2
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑220nm,直徑50mm的聚偏氟乙烯微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡;然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,每次測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,測試復(fù)合膜的溶劑通量在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為132.1lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例3
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚醚砜溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為55.9lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例4
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5mln,n-二甲基甲酰胺中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為95.2lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例5
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將25mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨25mg,在50hz超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜;
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為108.2lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于97%。
實(shí)例6
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml甲醇中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/lx-3b染色的甲醇溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的甲醇通量為90.1lm-2h-1bar-1,對染料lx-3b的截留率大于92%。
實(shí)例7
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入8g硝酸鈉,以98%的濃硫酸60ml和高錳酸鉀12g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于40℃下反應(yīng)1.5h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入180ml去離子水,在90℃下保持30min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入12ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在8000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨3g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為121.5lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于98%。
實(shí)例8
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在100hz下超聲剝離2h,然后在300r/min下攪拌12h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,對步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為128lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例9
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5mln,n-二甲基乙酰胺中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz超聲剝離1h,然后在100r/min攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為110.1lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例10
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5mln,n-二乙基甲酰胺中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為109lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例11
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚丙烯腈溶于5ml二甲基亞砜中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為134lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例12
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚酰胺溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為140.4lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例13
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚偏氟乙烯溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為140.4lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例13
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物熱塑型聚氨酯溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l甲基紅染色的溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為140.4lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。
實(shí)例14
(1)制備氧化石墨:以2g鱗片石墨為原料,加入1g硝酸鈉,以98%的濃硫酸40ml和高錳酸鉀6g為氧化劑,在0℃冰水浴下反應(yīng)2h后,于30℃下反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,向所得反應(yīng)混合液a中連續(xù)緩慢加入80ml去離子水,在98℃下保持40min后,待溶液冷卻至室溫后,向所述的溶液中加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過氧化氫溶液,在5000r/min下進(jìn)行離心,將所得離心產(chǎn)物酸洗后,置于80℃烘箱中干燥10h,得到所述的氧化石墨2.5g;
(2)制備氧化石墨烯/聚合物混合液:將12.5mg高分子量的聚合物聚酰亞胺溶于5ml1-甲基-2吡咯烷酮中,并加入步驟(1)所得氧化石墨12.5mg,在50hz下超聲剝離1h,然后在100r/min下攪拌10h,得到氧化石墨烯/聚合物混合液5ml;
(3)制備氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜:以孔徑450nm,直徑50mm的尼龍微濾膜為底膜,將步驟(2)所得氧化石墨烯/聚合物混合液在所述的底膜上進(jìn)行真空抽濾,然后將抽濾得到的膜浸泡到乙醇溶液中5h,從而實(shí)現(xiàn)層間聚合物的相轉(zhuǎn)化,得到氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜。
將得到的氧化石墨烯/聚合物復(fù)合膜浸泡在40ml正庚烷中48h,使膜達(dá)到溶脹平衡后,然后對1g/l染色的正庚烷溶液進(jìn)行死端過濾測試,所述的測試實(shí)際膜面積為7.06cm2,在0.5bar的驅(qū)動壓力下,所述膜的正庚烷通量為102lm-2h-1bar-1,對染料甲基紅的截留率大于99%。