本发明专利技术公开了一种还原氧化石墨烯乳液分离薄膜及其制备方法与应用。制备方法包括如下步骤：1)将氧化石墨烯、还原剂和缓冲溶液混合进行反应，得到反应后所得溶液；2)对反应后所得溶液依次进行真空抽滤、干燥，得到还原氧化石墨烯乳液分离薄膜。该薄膜可用于纳米级/亚微米级的多种类型的水包油型的乳液分离，并具有的分离效率高、可重复使用、自支撑等优点。其还具有超亲水/水下超疏油的特殊浸润性质，具有耐强酸、弱碱和高盐环境的性能，具有很好的稳定性，可多次循环使用。采用贻贝类仿生方法合成，原料温和、无毒、易得，制备过程简单、省时省力，实现在多种滤膜基底上制备乳液分离薄膜，可以进行大规模生产和应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体材料表面改性领域，具体涉及。
技术介绍
油类制品在社会发展和现代生活中起着不可估量的重要作用，然而随之也产生了严重的环境污染。其中一类普遍存在且棘手的污染源一乳化的水包油型混合物，由于严重威胁着环境和人类的健康，一直是一项亟待解决而又充满挑战的世界性课题。迄今为止，滤膜技术因其具有操作相对简单的特点而被广泛使用，然而不可避免的表面油污染问题限制了其大范围的应用。目前，利用固体表面的特殊浸润性来制备乳液分离材料的专利技术已有了一些报道，但是其中大多数专利技术仍对具有纳米/亚微米尺寸范围内的乳液束手无策，因此设计新型的水下超疏油性且具有抗油污能力的乳液分离材料至关重要。近年来，石墨烯因其在物理、化学及材料科学等领域的潜在应用而逐渐走进了人们的视野。目前，最简便地制备石墨烯的方法是化学还原氧化石墨烯。常用的还原剂主要包括水合肼、对苯二酚、硼氢化钠等，这些还原剂普遍具有较高的毒性。尽管还原氧化石墨烯材料已经被广泛地应用于导电薄膜、纳米填充材料以及接枝官能化聚合物的二次反应平台等方面，其在污水处理领域的应用还鲜有人报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种还原氧化石墨烯乳液分离薄膜及其制备方法。本专利技术所提供的还原氧化石墨烯乳液分离薄膜的制备方法，包括如下步骤:1)将氧化石墨烯、还原剂和缓冲溶液混合进行反应，得到反应后所得溶液；2)对反应后所得溶液依次进行真空抽滤、干燥，得到还原氧化石墨烯乳液分离薄膜。上述制备方法中，步骤1)中，所述氧化石墨烯是以氧化石墨烯水溶液的形式存在，所述氧化石墨稀水溶液的浓度为0.3-3.0mg/mL，具体可为0.2-1.8mg/mL，优选为0.29mg/mL、0.58mg/mL 或 1.74mg/mL。所述还原剂是以还原剂水溶液的形式存在，所述还原剂水溶液的浓度为1.0-4.0mg/mL，具体可为 1.5-4.0mg/mL，优选为 1.5mg/mL、2.0mg/mL 或 4.0mg/mL。所述还原剂具体可为盐酸多巴胺。所述缓冲溶液具体可为三羟甲基氨基甲烷水溶液，所述缓冲溶液的浓度为0.1-2.0mol/L，具体可为 0.1-1.5mol/L，优选为 1.0mol/L。所述氧化石墨烯、还原剂和缓冲溶液的体积比为(9-65): (30-70):1,具体可为33:60:0.9、31.5:15:0.5、19.5:120:2。所述反应的反应温度为25-60°C，具体可为25°C，反应时间为12?48h，具体可为18h、24h 或 48ho上述制备方法中，步骤2)中，所述真空抽滤的抽滤压力为0.01-0.1MPa，具体可为0.0lMPa。所述真空抽滤前，还包括将多孔基底固定于真空抽滤装置中，再将所述反应后所得溶液滴加于所述多孔基底上的步骤。所述多孔基底为微孔滤膜，所述微孔滤膜具体可为尼龙滤膜、醋酸纤维素滤膜、硝酸纤维素滤膜或混合纤维素酯滤膜(醋酸纤维素与硝酸纤维素的混合滤膜；购买自上海兴亚净化材料厂，直径为50mm);所述微孔滤膜的孔径为0.22?0.45 μ m，具体可为0.22 μπι或 0.45 μ m。所述干燥的温度为25-60 °C，具体可为25 °C。上述制备方法中，步骤2)中，所述真空抽滤后，还包括对所述真空抽滤后而得到的薄膜进行清洗的步骤，具体可用去离子水冲洗。本专利技术所制备得到的还原氧化石墨烯乳液分离薄膜也属于本专利技术的保护范围。所述还原氧化石墨烯乳液分离薄膜的孔径为0?1 μ m，但不包括零。所述还原氧化石墨烯乳液分离薄膜具有自支撑的性质。所述还原氧化石墨烯乳液分离薄膜具有耐强酸、弱碱和高盐环境的性能。此外，一种还原氧化石墨烯薄膜在油水分离中的应用。上述应用中，所述还原氧化石墨烯薄膜为还原氧化石墨烯乳液分离薄膜；所述油水为油水乳液，所述油水乳液具体为水包油型乳液，和/或，所述水包油型乳液粒径为50-200nm。所述水包油型乳液是通过如下方法制备得到:将表面活性剂、油和水按0.05:(1-10): (10-100)混合，并于600-1500rpm的转速下搅拌1.5_12h而得到。其中，所述表面活性剂选自吐温20 (Tween 20)、吐温80 (Tween 80)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或十二烷基磺酸钠(SDS)。所述油选自甲苯、正己烷、1，2- 二氯乙烷、汽油或柴油。所述水包油型乳液具体可选自Tween 20稳定的水包甲苯乳液、CTAB稳定的水包甲苯乳液、SDS稳定的水包甲苯乳液、Tween 20稳定的水包正己烷乳液、CTAB稳定的水包正己烷乳液、SDS稳定的水包正己烷乳液、Tween 20稳定的水包柴油乳液、CTAB稳定的水包柴油乳液或SDS稳定的水包柴油乳液。本专利技术利用还原氧化石墨烯乳液分离薄膜进行水包油型乳液分离时，水能通过所述还原氧化石墨烯乳液分离薄膜，油被阻挡在其外，能有效地实现乳液分离。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果:1)采用贻贝类仿生方法合成，原料温和、无毒、易得，制备过程简单、省时省力，可以进行大规模生产和应用。2)可以实现在多种滤膜基底上制备乳液分离薄膜，该薄膜具有自支撑的性质，能实现多种类型的水包油型乳液的分离，并具有分离效率高、可重复使用等优点。3)还原氧化石墨烯乳液分离薄膜具有超亲水/水下超疏油的特殊浸润性质；还具有耐强酸、弱碱和高盐环境的性能，具有很好的稳定性，可多次循环使用。【附图说明】图la)为实施例1中所用的混合纤维素酯滤膜表面的扫描电镜照片；图lb)为实施例1制备的乳液分离薄膜的表面形貌扫描电镜照片和放大倍数照片；图lc)为实施例1制备的乳液分离薄膜静置于蒲公英上方的照片；图1d)为实施例1制备的乳液分离薄膜的AFM测试。图2为实施例2制备的乳液分离薄膜的浸润性测试:其中，图2a)为乳液分离薄膜对空气中水的接触角；图2b)为乳液分离薄膜在水下对油的接触角；图2c)为乳液分离薄膜在水下对多种油的接触角。图3为实施例2中制备的乳液分离薄膜进行乳液分离测试和结果图:其中，图3a)为Tween 20型表面活性剂稳定的水包柴油的粒径分布图；图3b)为CTAB型表面活性剂稳定的水包柴油的粒径分布图；图3c)为SDS型表面活性剂稳定的水包柴油的粒径分布图；图3d)为乳液分离薄膜对多种水包油型乳液的分离效率图。图4为实施例3制备的乳液分离薄膜在多种环境下的化学稳定性测试。图5为实施例3制备的乳液分离薄膜在多次重复使用后的表面浸润性测试和扫描电镜照片。【具体实施方式】下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。[当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种还原氧化石墨烯乳液分离膜的制备方法，包括如下步骤：1)将氧化石墨烯、还原剂和缓冲溶液混合进行反应，得到反应后所得溶液；2)对反应后所得溶液依次进行真空抽滤、干燥，得到还原氧化石墨烯乳液分离膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯琳，刘娜，张玮峰，张淼，曹莹泽，陈雨宁，林鑫，许亮鑫，危岩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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