降低污水色度的纳滤膜的制备方法技术

降低污水色度的纳滤膜的制备方法，本发明专利技术属于膜技术领域，它为了解决现有纳滤膜净化水质的性能有待提高，以及通量低的问题。制备方法：一、合成氧化石墨烯，将氧化石墨烯配置成分散液，采用超滤膜分离得到小尺寸氧化石墨烯分散液；二、对超滤膜基膜进行清洗、干燥；三、把清洗后的超滤膜基膜安置在双向涂覆装置上，在0.2～0.4MPa的压力条件下，使水相溶液多次通过超滤基膜，然后吹扫去除基膜表面的水相残液，再通入有机相反应液在超滤膜基膜表面进行界面聚合反应。本发明专利技术制备一种截留分子量相对较高，亲水性好，通量高，且纳滤膜与超滤基膜结合紧密的新型纳滤膜，该纳滤膜可主要用于水中色度类污染物的去除。

Preparation of nanofiltration membrane for reducing the color of wastewater

【技术实现步骤摘要】
降低污水色度的纳滤膜的制备方法
本专利技术属于膜
，具体涉及一种氧化石墨烯改性聚酰胺纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤技术是一种应用范围在超滤技术和反渗透技术之间一种膜分离技术，已经成为海水淡化处理和污水资源循环利用不可或缺的技术手段。水质色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标，水由于溶于水的有机、无机物产生了不同的颜色，色度类物质成分非常复杂，常见的色度类物质包括腐殖酸,其平均分子量主要在1000～5000Dalton之间，色度类物质还包括一些二价或三价的金属离子，如Cu2+、Cr2O42-、Fe3+等。而纳滤技术对二价离子、高价离子和分子量大于300Dalton的物质有很高的截留率，对降低水的色度有一定的作用。但是，用传统的纳滤膜截留分子量往往在200～1000Dalton之间，用于上述色度类物质的去除，虽然可以具有较高的截留率，但截留通量低。如用常见的超滤膜去除水中色度类物质，可以有较高的膜过滤通量，但超滤膜对一些分子量较大的色度类有机物(如分子量大于1000Dalton)有一定的去除作用，但对于二价离子，和小于1000Dalton的色度类有机污染物的去处能力又比较差。因此，针对水中色度类污染物特点，研发一种亲水性好、过滤层孔隙率高的“疏松型”纳滤膜，用于去除水中色度类物质，有望获得既具有较高截留率，又具有较高通量的理想效果。氧化石墨烯(GO)是一种由单层碳原子构成的二维平面薄膜，是一种重要的石墨衍生物，可以通过强氧化剂氧化鳞片石墨制得，具有不规则的片层结构。经过强氧化剂氧化后石墨烯的层状结构并没有遭到破坏，在氧化石墨烯层面和边缘有很多含氧官能团，如在氧化石墨烯层面上含有环氧基、羟基等，羧基基团主要出现在氧化石墨烯的边缘。这些基团化学活性高，为进一步接枝、聚合提供了方便条件，而且具有较好的亲水性，可以均匀分散在水溶液中。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有纳滤膜净化水质的性能有待提高，以及通量低的问题，而提供一种降低污水色度的纳滤膜的制备方法。本专利技术降低污水色度的纳滤膜的制备方法按照以下步骤实现：一、合成氧化石墨烯，将氧化石墨烯配置成分散液，采用超滤膜分离得到小尺寸氧化石墨烯分散液；二、对超滤膜基膜进行清洗，干燥后得到清洗后的超滤膜基膜；三、将水相单体溶于水中形成单体水溶液，再将小尺寸氧化石墨烯分散液加入到单体水溶液，得到水相反应液，将有机相单体通过超声溶于有机溶剂，得到有机相反应液；把清洗后的超滤膜基膜安置在双向涂覆装置上，在0.2～0.4MPa的压力条件下，使水相溶液多次通过超滤基膜，然后吹扫去除基膜表面的水相残液，再通入有机相反应液在超滤膜基膜表面进行界面聚合反应，反应后将超滤膜放入真空干燥箱中热处理，得到降低污水色度的纳滤膜；其中所述的水相单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、超支化胺中的一种或多种混合物；所述的有机相单体为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯中的一种或多种混合物。本专利技术所述的降低污水色度的纳滤膜是在超滤膜基膜表面形成改性膜，改性膜是通过含有氧化石墨烯和单体的水相反应液与含有有机相的反应液在界面聚合反应而成。本专利技术在水相溶液中加入不同浓度的氧化石墨烯分散溶液，经界面聚合而制成氧化石墨烯聚酰胺纳滤膜。本专利技术降低污水色度的纳滤膜的制备方法的优点在于该制备方法过程简单易操作，膜通量高，纳滤膜层与基膜结合紧密。相对于传统界面聚合法制备的聚酰胺纳滤膜而言，氧化石墨烯具有单层蜂窝状多孔平面结构，又含有大量羟基、羧基等基团，因此具有在水中有良好的分散性能，以及与油相中单体反应，形成网络结构等特点，能够提高其纳滤膜的亲水性、孔隙性，增加纳滤膜的恢复率以及使用寿命。而且，传统界面聚合方法制备的纳滤膜容易发生脱落，本专利技术则通过较高水力压力，可以将一些较小尺寸的氧化石墨烯，嵌入到超滤基膜的孔道中，进而再使之与油相中的含多酰氯基团的化合物反应，生成纳滤膜层，能够有效的缓解纳滤膜机械强度和易脱落的问题；由于氧化石墨烯增加了纳滤膜层与基膜的牢固性，可以降低水相单体的浓度，从而促进油相单体向水相单体内部的渗透，使反应向基膜深层次进行，形成的纳滤膜层疏松，且与基膜结合紧密。其次，氧化石墨烯在水相单体中,能够提供大量的活性位点，可以通过调节氧化石墨烯的加入量在对于纳滤膜的表面基团以及电荷分布进行调节，能对污水中由一些有机、无机污染物造成的色度具有优异的去除效果。综上，本专利技术利用氧化石墨烯自身不规则片层结构、柔软容易变形、含有多种官能团的特点，将较小尺寸的氧化石墨烯混入的到传统纳滤膜制备的水相中，在较高水力压力条件下,使之嵌入超滤膜孔道中，并与油相中的含酰氯化合物反应，制备一种截留分子量相对较高，亲水性好，通量高，且纳滤膜与超滤基膜结合紧密的新型纳滤膜，该纳滤膜可主要用于水中色度类污染物的去除。附图说明图1为实施例2制得的氧化石墨烯纳滤膜对蓝墨水的截留效果对比图；图2为实施例2制得的氧化石墨烯纳滤膜对亚甲基蓝溶液的截留效果对比图；图3为氧化石墨烯的红外(FTIR)谱图；图4为未加入氧化石墨烯的中空纤维纳滤膜内表面扫描电镜图；图5为未加入氧化石墨烯的中空纤维纳滤膜断面扫描电镜图；图6为本专利技术氧化石墨烯改性纳滤膜的内表面扫描电镜图；图7为本专利技术氧化石墨烯改性纳滤膜的断面扫描电镜图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式降低污水色度的纳滤膜的制备方法按照以下步骤实施：一、合成氧化石墨烯，将氧化石墨烯配置成分散液，采用超滤膜分离得到小尺寸氧化石墨烯分散液；二、对超滤膜基膜进行清洗，干燥后得到清洗后的超滤膜基膜；三、将水相单体溶于水中形成单体水溶液，再将小尺寸氧化石墨烯分散液加入到单体水溶液，得到水相反应液，将有机相单体通过超声溶于有机溶剂，得到有机相反应液；把清洗后的超滤膜基膜安置在双向涂覆装置上，在0.2～0.4MPa的压力条件下，使水相溶液多次通过超滤基膜，然后吹扫去除基膜表面的水相残液，再通入有机相反应液在超滤膜基膜表面进行界面聚合反应，反应后将超滤膜放入真空干燥箱中热处理，得到降低污水色度的纳滤膜；其中所述的水相单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、超支化胺中的一种或多种混合物；所述的有机相单体为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯中的一种或多种混合物。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一采用平均孔径为0.1微米的超滤膜进行分离。本实施方式采用改进Hummers法制备氧化石墨烯分散液，将制备的氧化石墨烯分散液首先在3500-4000r/min条件下离心，弃去离心得到的大尺寸氧化石墨烯，取离心上清液再采用平均孔径为0.1微米的超滤膜进行预处理，进一步去除溶液中较大尺寸的氧化石墨烯颗粒，取滤出液使用。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二所述的超滤膜基膜为聚醚砜基膜或聚砜基膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.降低污水色度的纳滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：/n一、合成氧化石墨烯，将氧化石墨烯配置成分散液，采用超滤膜分离得到小尺寸氧化石墨烯分散液；/n二、对超滤膜基膜进行清洗，干燥后得到清洗后的超滤膜基膜；/n三、将水相单体溶于水中形成单体水溶液，再将小尺寸氧化石墨烯分散液加入到单体水溶液，得到水相反应液，将有机相单体通过超声溶于有机溶剂，得到有机相反应液；/n把清洗后的超滤膜基膜安置在双向涂覆装置上，在0.2～0.4MPa的压力条件下，使水相溶液多次通过超滤基膜，然后吹扫去除基膜表面的水相残液，再通入有机相反应液在超滤膜基膜表面进行界面聚合反应，反应后将超滤膜放入真空干燥箱中热处理，得到降低污水色度的纳滤膜；/n其中所述的水相单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、超支化胺中的一种或多种混合物；所述的有机相单体为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯中的一种或多种混合物。/n

【技术特征摘要】
1.降低污水色度的纳滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：
一、合成氧化石墨烯，将氧化石墨烯配置成分散液，采用超滤膜分离得到小尺寸氧化石墨烯分散液；
二、对超滤膜基膜进行清洗，干燥后得到清洗后的超滤膜基膜；
三、将水相单体溶于水中形成单体水溶液，再将小尺寸氧化石墨烯分散液加入到单体水溶液，得到水相反应液，将有机相单体通过超声溶于有机溶剂，得到有机相反应液；
把清洗后的超滤膜基膜安置在双向涂覆装置上，在0.2～0.4MPa的压力条件下，使水相溶液多次通过超滤基膜，然后吹扫去除基膜表面的水相残液，再通入有机相反应液在超滤膜基膜表面进行界面聚合反应，反应后将超滤膜放入真空干燥箱中热处理，得到降低污水色度的纳滤膜；
其中所述的水相单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、超支化胺中的一种或多种混合物；所述的有机相单体为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯中的一种或多种混合物。


2.根据权利要求1所述的降低污水色度的纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤一采用平均孔径为0.1微米的超滤膜进行分离。


3.根据权利要求1所述的降低污水色度的纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤二所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵方波，刘昊松，王丽红，裴宇，耿成宝，牛宏岩，蒋金婷，王玉轲，
申请(专利权)人：哈工程先进技术研究院招远有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37