一種采用氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜的方法技術

本發明專利技術公開了一種采用氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜的方法，通過改性溶液即氧化石墨烯分散水溶液的制備、真空浸漬涂覆陶瓷微濾膜、烘干處理，得到氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜。本發明專利技術顯著提高了陶瓷微濾膜的分離效率，同時有效提高了耐酸堿性能，從而獲得良好的分離效果，并有助于提高陶瓷微濾膜的使用壽命。此外，本發明專利技術工藝簡單、成本低廉、綠色環保、操作條件易控，有利于進一步的推廣和應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及功能陶瓷材料
，尤其涉及對陶瓷微濾膜進行修飾改性的方法。
技術介紹
與其它分離工藝相比，膜分離是一種相對簡單、耗能低的分離工藝。膜分離通過膜組件實現，其核心部分是過濾膜。與有機膜相比，陶瓷過濾膜具有熱穩定性及化學穩定性好、機械強度高、易再生、容易清洗、易調控等優點，在食品、飲料(膜過濾)、醫藥衛生(膜除菌)、石油化工(加氫、脫氫)、生物技術(高溫除菌)、環境工程(如汽車尾氣的凈化)以及新型 能源(分離氫)等領域有著廣泛的應用前景，尤其在涉及高溫高壓和腐蝕的環境中，具有其它膜材料無可比擬的優勢。然而，隨著陶瓷過濾膜應用領域的不斷擴展，其應用環境日益復雜多變，需要陶瓷過濾膜滿足更高的要求，也使得陶瓷過濾膜在研究和應用過程中凸顯出諸如分離效率低、在使用操作過程中性能不穩定(尤其是膜分離酸性或堿性溶液時耐酸堿性差)等關鍵問題，導致其使用性能和分離效果難以滿足實際需求，使用壽命較短，從而影響了進一步的推廣和應用。目前，為提高陶瓷過濾膜的性能，現有技術大多通過對陶瓷過濾膜進行修飾改性來實現。對陶瓷過濾膜的改性可分為膜表面改性和膜孔內表面改性，目前主要集中在后者，通過均相沉淀法、絡合及醇鹽水解法、原位生成法將用作改性的第二組分沉積在原始膜的孔內壁，或將第二組分與原始膜材質晶粒表面的羥基發生化學反應而鍵合在孔內壁，從而使改性后的陶瓷過濾膜具有更小的孔徑、而分離效率或催化性能更高。然而，隨著陶瓷過濾膜應用的快速發展，目前現有的修飾改性技術仍然不能很好地解決所存在的問題，不僅使用性能及分離效率難以達到要求，而且工藝復雜、制造成本高。為此，如何對陶瓷過濾膜進行有效的修飾改性以滿足實際需求，已成為當前亟需解決的緊迫問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供，通過改善陶瓷微濾膜的親水或憎水性能，以顯著提高陶瓷微濾膜的分離效率，并有效提高耐酸堿性能，從而獲得良好的分離效果，并大大延長陶瓷微濾膜的使用壽命O本專利技術的目的通過以下技術方案予以實現本專利技術提供的，包括以下步驟(I)改性溶液的制備以石墨如鱗片石墨、可膨脹石墨、微晶石墨等為原料，采用濕化學氧化法如Staudenmaier法、Brodie法或Hmnmers法制備氧化石墨烯分散水溶液,所述氧化石墨烯分散水溶液的固含量為O. 01 O. lwt%,以O. 02 O. 05wt%為宜；(2)修飾改性處理將陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入所述氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，烘干后冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜。進一步地，本專利技術所述步驟(I)中氧化石墨烯的粒徑為50 lOOnm。所述步驟(2)中真空度為-O. 6 -I. Obar,處理時間為I 2h。所述步驟(3)中烘干處理的溫度為90 105°C，烘干時間為8 12h。上述方案中，本專利技術所述陶瓷微濾膜為氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、石英、莫來石、堇青石、粘土質陶瓷微濾膜。本專利技術具有以下有益效果 本專利技術以氧化石墨烯為改性物質，通過對陶瓷微濾膜進行表面修飾改性，改善了陶瓷微濾膜的親水或憎水性能，顯著提高了陶瓷微濾膜的分離效率，同時有效提高了耐酸堿性能，從而獲得良好的分離效果，并有助于提高陶瓷微濾膜的使用壽命。此外，本專利技術具有工藝簡單、成本低廉、綠色環保、操作條件易控等優點，有利于進一步的推廣和應用。附圖說明下面將結合實施例和附圖對本專利技術作進一步的詳細描述圖I是本專利技術實施例的工藝流程示意圖。具體實施例方式實施例一本實施例，如圖I所示，其步驟如下(I)改性溶液的制備以鱗片石墨為原料,采用Staudenmaier法合成制備氧化石墨烯分散水溶液；通過清洗分離、超聲波粉碎處理，得到氧化石墨烯粒徑為60nm、溶液固含量為O. 05wt%且分散均勻穩定的氧化石墨烯分散水溶液；(2)修飾改性處理將氧化鋁質陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，即密封后抽真空，達到-O. Sbar的真空度后保持lh，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，在105°C溫度下烘干8h，冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性氧化鋁質陶瓷微濾膜。實施例二 本實施例，如圖I所示，其步驟如下(I)改性溶液的制備以可膨脹石墨為原料，采用Brodie法合成制備氧化石墨烯分散水溶液；通過清洗分離、超聲波粉碎處理，得到氧化石墨烯粒徑為80nm、溶液固含量為O. 05wt%且分散均勻穩定的氧化石墨烯分散水溶液；(2)修飾改性處理將氧化鈦質陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，即密封后抽真空，達到-O. Sbar真空度后保持I. 5h，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，在100°C溫度下烘干10h，冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性氧化鈦質陶瓷微濾膜。 實施例三本實施例，如圖I所示，其步驟如下(I)改性溶液的制備以微晶石墨為原料，采用Hummers法合成制備氧化石墨烯分散水溶液；通過清洗分離、超聲波粉碎處理，得到氧化石墨烯粒徑為50nm、溶液固含量為O. 02wt%且分散均勻穩定的氧化石墨烯分散水溶液；(2)修飾改性處理將氧化鋯質陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，即密封后抽真空，達到-O. 6bar的真空度后保持2h，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，在95°C溫度下烘干12h，冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性氧化鋯質陶瓷微濾膜。實施例四本實施例，如圖I所示，其步驟如下(I)改性溶液的制備以鱗片石墨為原料，采用Hummers法合成制備氧化石墨烯分散水溶液；通過清洗分離、超聲波粉碎處理，得到氧化石墨烯粒徑為70nm、溶液固含量為O. 05wt%且分散均勻穩定的氧化石墨烯分散水溶液；(2)修飾改性處理將石英質陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，即密封后抽真空，達到-O. Sbar的真空度后保持I. 5h，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，在100°C溫度下烘干10h，冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性石英質陶瓷微濾膜。實施例五本實施例，如圖I所示，其步驟如下(I)改性溶液的制備以可膨脹石墨為原料，采用Hummers法合成制備氧化石墨烯分散水溶液；通過清洗分離、超聲波粉碎處理，得到氧化石墨烯粒徑為lOOnm、溶液固含量為O. 05wt%且分散均勻穩定的氧化石墨烯分散水溶液；(2)修飾改性處理將莫來石質陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，即密封后抽真空，達到-I. Obar的真空度后保持lh，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，在90°C溫度下烘干1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜的方法，其特征在于包括以下步驟：(1)改性溶液的制備：以石墨為原料，采用濕化學氧化法制備氧化石墨烯分散水溶液，所述氧化石墨烯分散水溶液的固含量為0.01～0.1wt%；(2)修飾改性處理：將陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入所述氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸漬涂覆的方式，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性；(3)改性陶瓷微濾膜的熱處理：將真空浸漬涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，烘干后冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜。

【技術特征摘要】
1.一種采用氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)改性溶液的制備以石墨為原料，采用濕化學氧化法制備氧化石墨烯分散水溶液，所述氧化石墨烯分散水溶液的固含量為O. Ol O. lwt% ； (2)修飾改性處理將陶瓷微濾膜置于反應釜并完全浸入所述氧化石墨烯分散水溶液中，采用真空浸潰涂覆的方式，對陶瓷微濾膜進行氧化石墨烯修飾改性； (3)改性陶瓷微濾膜的熱處理將真空浸潰涂覆后的陶瓷微濾膜取出并置于烘箱中，烘干后冷卻至室溫，即得到氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜。2.根據權利要求I所述的采用氧化石墨烯修飾改性陶瓷微濾膜的方法，其特征在于所述步驟(I)中氧化石墨烯分散水溶液的固含量為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周健兒，胡學兵，于云，汪永清，常啟兵，張小珍，梁健，宋力昕，
申請(專利權)人：景德鎮陶瓷學院，
類型：發明
國別省市：