一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法与流程

本发明属于膜分离技术领域，特别涉及一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法。

背景技术：

纳滤是近年来发展起来的一种新型膜分离技术，是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜分离过程。纳滤膜的孔径一般在数纳米尺度范围。纳滤膜广泛应用于含有机污染物污水处理、食品行业果汁等的浓缩、制药行业药物浓缩、染料生产的脱盐及纯化等多种分离领域。

目前比较成熟的纳滤膜材料主要有芳香聚酰胺、磺化聚醚砜、聚哌嗪酰胺等。而这些有机高分子材料，原材料价格较高且不易得到，制备过程中存在一定的环境污染的风险。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，具有原材料廉价易得、制备过程环境风险小、表面抗污染和耐氯性能强等优势，通过对其进行掺杂等改性，还可以较为方便的调节亲水性，增大水通量，提高应用过程的经济效益的有益效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)氧掺杂石墨相氮化碳；将一定量的三聚氰胺固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以一定升温速率在静止空气氛围中加热到一定温度后，维持一定时间，之后以一定降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入到聚四氟乙烯水热反应釜中，并加入一定量的水，加热到一定温度反应；

(3)将得到的固体进行超声处理；用去离子水配制成一定量的分散液，倒入抽滤瓶中，选用基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

作为优选，在步骤(1)中，三聚氰胺固体的用量为1-10g；升温速率为1-5℃/min，加热后的温度为450-650℃，维持时间为2-10h，降温速率为1-5℃/min。

作为优选，在步骤(2)中，加入的水的量为容积的70％；加热温度为120-180℃。

作为优选，在步骤(3)中，配制成的分散液为100ml，且其质量分数为1％-10％，基膜选用孔径200-500nm的阳极氧化铝或聚丙烯微滤膜。

一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)硫掺杂石墨相氮化碳；将一定比例的硫脲与三聚氰胺混合固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以一定升温速率在静止空气氛围中加热到一定温度后，维持一定时间，之后以一定降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入去离子水，并超声处理；

(3)用去离子水配制成一定量的分散液，倒入抽滤瓶中，选用基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

作为优选，在步骤(1)中，硫脲质量百分比不低于10％；升温速率为1-5℃/min，加热后的温度为450-650℃，维持时间为2-10h，降温速率为1-5℃/min。

作为优选，在步骤(3)中，配制成的分散液为100ml，且其质量分数为1％-10％，基膜选用孔径200-500nm的阳极氧化铝或聚丙烯微滤膜。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明具有原材料廉价易得、制备过程环境风险小、表面抗污染和耐氯性能强等优势，通过对其进行掺杂等改性，还可以较为方便的调节亲水性，增大水通量，提高应用过程的经济效益的有益效果。

附图说明

图1为本发明的氧掺杂石墨相氮化碳示意图；

图2为本发明的硫掺杂石墨相氮化碳示意图；

图3为本发明的改性石墨相氮化碳片层透射电子显微镜照片；

图4为本发明的纳滤膜扫描电镜照片(截面)；

图5为本发明的改性石墨相氮化碳片层x射线衍射谱。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

实施例一：

一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)氧掺杂石墨相氮化碳；将2g三聚氰胺固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以3℃/min升温速率在静止空气氛围中加热到480℃后，维持4h，之后以3℃/min降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入到聚四氟乙烯水热反应釜中，并加入70％容积的水，加热到140℃反应；

(3)将得到的固体进行超声处理；用去离子水配制成100ml质量分数为3％的分散液，倒入抽滤瓶中，选用孔径350nm的阳极氧化铝微滤膜基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

实施例二：

一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)氧掺杂石墨相氮化碳；将8g三聚氰胺固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以4℃/min升温速率在静止空气氛围中加热到620℃后，维持7h，之后以4℃/min降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入到聚四氟乙烯水热反应釜中，并加入70％容积的水，加热到165℃反应；

(3)将得到的固体进行超声处理；用去离子水配制成100ml质量分数为7％的分散液，倒入抽滤瓶中，选用孔径460nm的聚丙烯微滤膜基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

实施例三：

一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)硫掺杂石墨相氮化碳；将硫脲质量百分比为10％的硫脲与三聚氰胺混合固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以1℃/min升温速率在静止空气氛围中加热到450℃后，维持2h，之后以1℃/min降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入去离子水，并超声处理；

(3)用去离子水配制成100ml质量分数为1％的分散液，倒入抽滤瓶中，选用孔径200nm的聚丙烯微滤膜基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

实施例四：

一种改性石墨相氮化碳材料纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)硫掺杂石墨相氮化碳；将硫脲质量百分比为30％的硫脲与三聚氰胺混合固体置于加盖的坩埚中，将坩埚放入马弗炉，以5℃/min升温速率在静止空气氛围中加热到640℃后，维持9h，之后以5℃/min降温速率冷却至室温；

(2)将取出后的所得固体用研钵研细，加入去离子水，并超声处理；

(3)用去离子水配制成100ml质量分数为9％的分散液，倒入抽滤瓶中，选用孔径480nm的阳极氧化铝微滤膜基膜，以真空泵抽干水分即得改性石墨相氮化碳材料纳滤膜。

实施例五：

不同硫脲百分比制得的膜的接触角(亲水性)

实施例六：

以万分之一(质量分数)次氯酸钠溶液为模拟活性氯水体，浸泡待测膜，一定时间后取出并测定水通量。与初始状态相比，8h内下降程度在10％以内，说明其耐氯性能和稳定性良好。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。