可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，涉及一种污水处理改性膜的制备方法。包括了首先将氧化石墨烯溶解于去离子水中，得到氧化石墨烯溶液；再通过水合肼还原氧化石墨烯溶液获取还原性氧化石墨烯产物，并对其离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯；然后将还原性氧化石墨烯溶解于二甲基乙酰胺溶液，得到原性氧化石墨烯‑二甲基乙酰胺分散液；最后，通过相转化制备方法得到具有优异吸附能力的还原性氧化石墨烯改性膜，其能够在提高生物膜抗污染性能的同时将部分氮磷及其它有机污染物质吸附至膜表面，加速了MBR系统的污染物去除过程。

【技术实现步骤摘要】
可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法
本专利技术涉及污水处理
，特别是涉及一种可加速膜生物反应器水处理效果的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法。
技术介绍
MBR(MembraneBioReactor，膜生物反应器)，作为一种新型的废水处理技术，具有将膜分离技术和生物处理技术高效结合的优点。近年来，水体富营养化问题日益严重，不但破坏了水体生态环境，而且对人类正常生活和生产活动造成很大影响。膜生物反应器因为其高效的水处理能力、较少的污泥产出等优点，近年来被广泛应用于污水处理，与传统的化学沉淀法、生物法、离子交换法等相比，其对于水体中存在的污染物质氮磷的去除更加快速简便。但是，膜生物反应器所需材料成本较高且膜容易造成污染，影响其处理能力。因此，对原有膜材料进行改性增加其亲水能力，进而增加其抗污染性尤其重要。目前，常用于膜改性的材料有介孔SiO2、TiO2、ZnO及多壁碳纳米管等，但是其改性效果并不显著。GOs(Grapheneoxide，氧化石墨烯)为二维平面碳基纳米材料，具有较大的比表面积，丰富的含氧官能团和良好的亲水能力，可提高膜抗污染程度，因此近年来在材料改性方面被广泛应用。与GOs相比，rGOs(reducedGrapheneOxide，还原性氧化石墨烯)亲水性能有所降低，但其具有更加优异的吸附能力，在提高生物膜抗污染性能的同时将部分氮磷及其它有机污染物质吸附至膜表面，因此加速了MBR系统的污染物去除过程。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种还原性氧化石墨烯改性膜，其可加速MBR系统中氮磷及其它有机物去除过程。为实现上述目的，本专利技术提供了一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，按以下步骤进行：步骤一：将氧化石墨烯溶解于去离子水中，得到氧化石墨烯溶液；步骤二：根据步骤一所述的氧化石墨烯溶液获取还原性氧化石墨烯产物，并对其离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯；步骤三：将还原性氧化石墨烯溶解于二甲基乙酰胺溶液，得到原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液；步骤四：通过相转化制备方法得到PVDF/rGO复合膜。较佳的，步骤四所述的相转化制备方法是：在温度70℃下，将PVDF溶解于步骤三所得的还原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液中，并连续搅拌4h得到铸膜液；将所述铸膜液置于真空环境中脱气，再在玻片上平铺铸膜液，在空气中停留N秒后将玻片浸入凝固浴中,得到PVDF/rGO复合膜，N>0。较佳的，所述PVDF的质量分数为20％。较佳的，平铺在玻片上的所述铸膜液厚度为300μm。较佳的，所述凝固浴为乙醇和去离子水的混合溶液，所述乙醇和所述去离子水的体积比为20：80。较佳的，步骤一中所述氧化石墨烯与所述去离子水的比例是1mg/2ml。较佳的，步骤一中所述氧化石墨烯溶液放于超声波清洗器中超声处理30min。较佳的，步骤二中获取还原性氧化石墨烯产物具体包括如下步骤：首先在所述氧化石墨烯溶液中加入浓度为25％的氨水将其pH调整至10，再加入的水合联氨，搅拌M分钟后置于95℃水浴、磁力搅拌条件下反应5h；其中，所述水合联氨与所述去离子水的体积比为3：100，M>0。较佳的，步骤三中所述二甲基乙酰胺溶液的重量百分比为80wt.％；将所述还原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液进行超声处理。较佳的，步骤四之后还包括合成纯PVDF膜的步骤。较佳的，将质量分数为20％的PVDF直接溶解于二甲基乙酰胺溶液中，并连续搅拌4h得到铸膜液，再将铸膜液置于真空环境中脱气，再在玻片上平铺铸膜液，其厚度为300μm，在空气中停留N秒后将玻片浸入凝固浴中，合成纯PVDF膜，N>0。较佳的，所述凝固浴为乙醇和去离子水的混合溶液，所述乙醇和所述去离子水的体积比为20：80。较佳的，还包括将得到的所述纯PVDF膜和所述PVDF/rGO复合膜进行表面及断面形貌、膜表面化学组成、膜疏水性能和膜孔径大小表征与测试的步骤。较佳的，表面及断面形貌使用扫描电镜来检测；膜表面化学组成使用傅里叶红外光谱仪来检测；膜疏水性能通过水接触角来检测；膜孔径大小使用干湿重量法来检测。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够得到具有更加优异的吸附能力还原性氧化石墨烯改性膜，其能够在提高生物膜抗污染性能的同时将部分氮磷及其它有机污染物质吸附至膜表面，加速了MBR系统的污染物去除过程。通过合成纯PVDF膜的控制对照组，与PVDF/rGO复合膜进行表面及断面形貌、膜表面化学组成、膜疏水性能和膜孔径大小的表征与测试。附图说明图1是本专利技术一具体实施方式的流程示意图。图2是膜生物反应器系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是按以下步骤进行：步骤一：将氧化石墨烯溶解于去离子水中，得到氧化石墨烯溶液；步骤二：根据步骤一所述的氧化石墨烯溶液获取还原性氧化石墨烯产物，并对其离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯；步骤三：将还原性氧化石墨烯溶解于二甲基乙酰胺溶液，得到原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液；步骤四：通过相转化制备方法得到PVDF/rGO复合膜。本实施例中，步骤四所述的相转化制备方法是：在温度70℃下，将PVDF溶解于所述还原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液中，并连续搅拌4h得到均相铸膜液。将所述均相铸膜液置于真空环境中脱气，再使用刮膜器在玻片上平铺铸膜液，在空气中停留N秒后将玻片浸入凝固浴中,得到PVDF/rGO复合膜，N>0。本实施例中，所述PVDF的质量分数为20％。本实施例中，平铺在玻片上的所述铸膜液厚度为300μm。本实施例中，所述凝固浴为乙醇和去离子水的混合溶液，所述乙醇和所述去离子水的体积比为20：80。步骤一中所述氧化石墨烯与所述去离子水的比例是1mg/2ml。本实施例中，步骤一中所述氧化石墨烯溶液放于超声波清洗器中超声处理30min。本实施例中，步骤二中获取还原性氧化石墨烯产物，首先在所述氧化石墨烯溶液中加入浓度为25％的氨水将其pH调整至10，再加入的水合联氨，搅拌M分钟后置于95℃水浴、磁力搅拌条件下使其反应5h，所述水合联氨与所述去离子水的体积比为3：100，M>0。本实施例中，步骤三中所述二甲基乙酰胺溶液的重量为80wt.％；所述还原性氧化石墨烯的重量为0wt.％，0.5wt.％或1.0wt.％；将所述原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液进行超声处理。本实施例中，步骤四之后还包括合成纯PVDF膜的步骤。本实施例中，将质量分数为20％的PVDF直接溶解于二甲基乙酰胺溶液中，并连续搅拌4h以得到均相铸膜液，再将均相铸膜液置于真空环境中脱气，再使用刮膜器在玻片上平铺铸膜液，其厚度为300μm，在空气中停留N秒后将玻片浸入凝固浴中，合成纯PVDF膜，N>0。本实施例中，所述凝固浴为乙醇和去离子水的混合溶液，所述乙醇和所述去离子水的体积比为20：80。本实施例中，还包括将得到的所述纯PVDF膜和所述PVDF/rGO复合膜进行表面及断面形貌、膜表面化学组成、膜疏水性能和膜孔径大小表征与测试的步骤。本实施例中，表面及断面形貌使用扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是按以下步骤进行：步骤一：将氧化石墨烯溶解于去离子水中，得到氧化石墨烯溶液；步骤二：根据步骤一所述的氧化石墨烯溶液获取还原性氧化石墨烯产物，并对其离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯；步骤三：将还原性氧化石墨烯溶解于二甲基乙酰胺溶液，得到原性氧化石墨烯‑二甲基乙酰胺分散液；步骤四：通过相转化制备方法得到PVDF/rGO复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是按以下步骤进行：步骤一：将氧化石墨烯溶解于去离子水中，得到氧化石墨烯溶液；步骤二：根据步骤一所述的氧化石墨烯溶液获取还原性氧化石墨烯产物，并对其离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯；步骤三：将还原性氧化石墨烯溶解于二甲基乙酰胺溶液，得到原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液；步骤四：通过相转化制备方法得到PVDF/rGO复合膜。2.如权利要求1所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：步骤四所述的相转化制备方法是：在温度70℃下，将PVDF溶解于步骤三所得的还原性氧化石墨烯-二甲基乙酰胺分散液中，并连续搅拌4h得到铸膜液；将所述铸膜液置于真空环境中脱气，再在玻片上平铺铸膜液，在空气中停留N秒后将玻片浸入凝固浴中,得到PVDF/rGO复合膜，N>0。3.如权利要求2所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：所述PVDF的质量分数为20％。4.如权利要求2所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：平铺在玻片上的所述铸膜液厚度为300μm。5.如权利要求2所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：所述凝固浴为乙醇和去离子水的混合溶液，所述乙醇和所述去离子水的体积比为20：80。6.如权利要求1所述的一种可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：步骤一中所述氧化石墨烯与所述去离子水的比例是1mg/2ml。7.如权利要求1所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法，其特征是：步骤一中所述氧化石墨烯溶液放于超声波清洗器中超声处理30min。8.如权利要求1所述的可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丽，陈红瑞，李艳秋，
申请(专利权)人：中车环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11