一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜及 其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，人類生產(chǎn)活動造成的水體污染愈加嚴(yán)重，其中 工業(yè)引起的水體污染最嚴(yán)重，尤其是紡織、冶金、化工等行業(yè)易排放大量含有重金屬、有機(jī) 染料等的工業(yè)廢水，使得我們面臨嚴(yán)峻的水體污染和治理問題，工業(yè)廢水的處理變得日益 嚴(yán)峻。工業(yè)廢水中污染物一般含有鉛（II)、銅（II)等重金屬和甲基藍(lán)有機(jī)燃料等，一方面 含污染物多，成分復(fù)雜，不僅在水中不易凈化，而且處理也比較困難；另一方面容易導(dǎo)致生 物與水、生物與生物之間的平衡受到破壞；此外，特別是有些有毒元素，既難溶于水又易在 生物體內(nèi)累積，經(jīng)過不斷轉(zhuǎn)移和富集，最后危及人類自身的健康和生命。
[0003] 目前工業(yè)廢水的處理方法主要有以下幾種：沉淀法、物理化學(xué)法、電化學(xué)處理技術(shù) 以及膜分離法等。物理吸附法中活性炭具有豐富的微孔和較高的吸附容量，但是活性炭的 吸附受活性炭的性質(zhì)、吸附質(zhì)的性質(zhì)以及溶液環(huán)境（pH，溫度）等因素影響；此外，活性炭材 料的孔道大多為微孔，存在許多問題，比如微孔太多，使孔的利用率太低；微孔吸附后難脫 附。
[0004] 分離膜處理工業(yè)廢水等水體污染，一方面具有操作方便、吸附速率快、后處理簡 單、無二次污染、可以通過調(diào)節(jié)聚合物膜的組分對其功能化、分離產(chǎn)物易于回收等優(yōu)點(diǎn)；但 目前分離膜，對重金屬以及各種染料的吸附效率較低且吸附容量小，吸附具有局限性。近年 來，運(yùn)用帶有功能基團(tuán)的聚合物膜材料吸附去除水體中的重金屬以及有機(jī)染料等污染物， 收到研究者的廣泛關(guān)注。
[0005] 聚醚砜PES是一種熱塑性高分子材料，是得到應(yīng)用的為數(shù)不多的特種工程塑料之 一。它具有優(yōu)良的耐熱性能、耐水解性、物理機(jī)械性能、絕緣性能、耐化學(xué)藥品性和良好的生 物相容性等，特別是具有可以在高溫下連續(xù)使用和在溫度急劇變化的環(huán)境中仍能保持性能 穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前，聚醚砜在水處理去除重金屬方面的 應(yīng)用也越來越廣泛，但由于自身較強(qiáng)的疏水性能，使得其應(yīng)用受到一定的限制。對于氧化石 墨烯G0,是石墨粉末經(jīng)化學(xué)剝離后的產(chǎn)物，具有單一的原子層，表面具有較多的羥基、羧基 以及環(huán)氧官能團(tuán)，方便進(jìn)一步功能化，使其在在水處理方面有巨大的前景；同時，氧化石墨 烯本身還具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、親水性、抗污染性能、生物相容性以及機(jī)械性能，是具有 很大應(yīng)用潛能的功能化材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用，由于 氧化石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積和吸附性能，從而使得該聚醚砜/氧化 石墨烯復(fù)合膜在工業(yè)廢水處理中有很廣闊的應(yīng)用前景。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜是由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制得：聚醚砜90-99. 99%、 氧化石墨烯0. 〇1~1〇%、成孔劑0. 5%、二甲基甲酰胺30%，其中聚醚砜和氧化石墨烯的重量百 分?jǐn)?shù)之和為100%。
[0008] 制備方法：將氧化石墨烯粉末加入到二甲基甲酰胺中，200W超聲處理2h ;加入聚 醚砜和成孔劑，40~60°C下攪拌12~24h，得到鑄膜液；經(jīng)冷卻、脫泡、刮膜后，放入60~70°C的 去離子水凝固浴中，去除溶劑后用去離子水清洗，自然晾干，得到所述的聚醚砜/氧化石墨 烯復(fù)合膜。
[0009] 所述的聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜用于工業(yè)廢水處理。
[0010] 工業(yè)廢水中的污染物包括鉛（II)、銅離子（II)和甲基藍(lán)染料分子。
[0011] 工業(yè)廢水處理包括以下步驟： (1)將聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜裁成I. 5cmX 5cm，稱量膜的質(zhì)量M ; (2 )配制Pb2+、Cu2+和甲基藍(lán)水溶液； (3) 將步驟（1)的膜放入步驟（2)的水溶液中； (4) 震蕩反應(yīng)； (5) 測試膜吸附前后Pb2+、Cu2+和甲基藍(lán)水溶液的濃度Cl和C2 ; (6) 根據(jù)以下方程計算膜對污染物的吸附能力q和去除率E :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜，其特征在于：由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制得：聚醚 砜90-99. 99%、氧化石墨烯0. 01~10%、成孔劑0. 5%、二甲基甲酰胺30%，其中聚醚砜和氧化石 墨烯的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
2. -種制備如權(quán)利要求1所述的聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜的方法，其特征在于：將 氧化石墨烯粉末加入到二甲基甲酰胺中，200W超聲處理2h ;加入聚醚砜和成孔劑，40~60°C 下攪拌12~24h，得到鑄膜液；經(jīng)冷卻、脫泡、刮膜后，放入60~70°C的去離子水凝固浴中，去 除溶劑后用去離子水清洗，自然晾干，得到所述的聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜。
3. -種如權(quán)利要求1所述的聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜的應(yīng)用，其特征在于：所述的 聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜用于工業(yè)廢水處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：工業(yè)廢水中的污染物包括鉛離子（II)、銅 離子（II)和甲基藍(lán)染料分子等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：工業(yè)廢水處理包括以下步驟： (1)將聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜裁成I. 5cmX 5cm，稱量膜的質(zhì)量M ; (2 )配制Pb2+、Cu2+和甲基藍(lán)水溶液； (3) 將步驟（1)的膜放入步驟（2)的水溶液中； (4) 震蕩反應(yīng)； (5) 測試膜吸附前后Pb2+、Cu2+和甲基藍(lán)水溶液的濃度Cl和C2 ; (6) 根據(jù)以下方程計算膜對污染物的吸附能力q和去除率E :
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：步驟（4)的震蕩時間為8~20h，震蕩溫度 為 20~35°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用，復(fù)合膜由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制得：聚醚砜90-99.99%、氧化石墨烯0.01~10%、成孔劑0.5%、二甲基甲酰胺30%。由于氧化石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積和吸附性能，從而使得該聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜在工業(yè)廢水處理中有很廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明中制備的聚醚砜/氧化石墨烯復(fù)合膜對工業(yè)廢水中的污染物有較好的吸附性，如重金屬鉛離子(II)，銅離子(II)以及有機(jī)染料甲基藍(lán)等，同時具有吸附容量大、吸附速度快等優(yōu)點(diǎn)，從而達(dá)到工業(yè)廢水的凈化。此外，本發(fā)明處理工業(yè)廢水操作工藝簡單，實(shí)施容易，同時污染物去除率高，能廣泛地應(yīng)用的工業(yè)廢水處理等領(lǐng)域。
【IPC分類】B01J20-30, C02F1-44, C02F1-28, B01J20-26, B01D67-00, B01D71-68, B01D69-12, B01J20-28
【公開號】CN104667766
【申請?zhí)枴緾N201510065770
【發(fā)明人】李建華, 王雙雙, 張德彬, 閆邦鋒, 張其清
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月9日