本發(fā)明涉及一種以金屬陽(yáng)離子交聯(lián)氧化石墨烯納米片對(duì)超濾膜改性的方法，屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膜技術(shù)是一種簡(jiǎn)便高效的水處理技術(shù)，在環(huán)保水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛并逐步成為世界可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)之一。膜技術(shù)以其廣泛的適用性被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的水處理，然而，膜污染依舊是阻礙膜技術(shù)推廣應(yīng)用的主要障礙。早期降低膜污染的主要方法是是對(duì)污水進(jìn)行一個(gè)預(yù)處理過(guò)程以減少膜污染，最主要也最傳統(tǒng)的預(yù)處理過(guò)程是化學(xué)混凝。此外，還有對(duì)膜進(jìn)行超聲、反洗，對(duì)污水進(jìn)行電絮凝、電混凝等預(yù)處理的方法。但超聲只能將膜表面吸附的一些物質(zhì)去掉，而無(wú)法將膜孔中吸附的污染物顆粒去除；反洗有著比超聲更好的去除效率，可以去除膜孔中吸附的顆粒，而化學(xué)絮凝、電絮凝和電混凝這些方法雖然可以在一定程度上降低膜污染，但是加入的化學(xué)試劑都會(huì)引起膜污染。氧化石墨烯納米片作為納米材料被運(yùn)用于膜改性展現(xiàn)出良好的性能，但傳統(tǒng)的利用氧化石墨烯納米片進(jìn)行膜改性，其制備工藝往往非常復(fù)雜、制備周期長(zhǎng)且成本高，嚴(yán)重限制了氧化石墨烯納米片在膜改性方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有超濾膜改性的過(guò)程比較復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種以金屬陽(yáng)離子交聯(lián)氧化石墨烯納米片對(duì)超濾膜改性的方法。該方法以金屬陽(yáng)離子作為交聯(lián)劑在超濾膜表面預(yù)沉積一層氧化石墨烯納米片作為預(yù)處理，用于截留和吸附水中的污染物，以最大限度的減少膜的污染。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種以金屬陽(yáng)離子交聯(lián)氧化石墨烯納米片對(duì)超濾膜改性的方法，將氧化石墨烯納米片溶解于溶劑中，然后再加入交聯(lián)劑，混合均勻后，得到溶液；在恒壓條件下，將溶液中的氧化石墨烯納米片負(fù)載到超濾膜表面；交聯(lián)劑中溶質(zhì)添加質(zhì)量與氧化石墨烯納米片的添加質(zhì)量的比值為10-13500。

所述氧化石墨烯納米片包括：?jiǎn)螌友趸┘{米片、多層氧化石墨烯納米片中的一種或多種。

所述交聯(lián)劑為硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鐵、三氯化鐵、氯化亞鐵/錳酸鉀、硫酸亞鐵/錳酸鉀、氯化亞鐵/高錳酸鉀或硫酸亞鐵/高錳酸鉀，以及上述所有物質(zhì)的任意組合。

所述溶劑包括去離子水和乙醇。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯納米片的負(fù)載量為20mg/m²-7000mg/m²。

優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑的濃度為0.0001-0.1m(摩爾/升)；

優(yōu)選地，所述的氧化石墨烯納米片為1-100層

優(yōu)選地，所述的恒壓為0.05-0.4mpa。

有益效果

1)、在保證改性后的超濾膜的處理效率以及抗污染性能的前提下，大大簡(jiǎn)化了制備過(guò)程，降低了原料制作的成本。

2)、超濾膜表面預(yù)沉積的氧化石墨烯納米片形成納米通道，通過(guò)尺寸排除攔截污染物減少膜污染。提高膜的使用壽命，提高水處理效率。

3)、金屬陽(yáng)離子交聯(lián)劑通過(guò)靜電力作用增強(qiáng)氧化石墨烯納米片間的結(jié)合力，提高了氧化石墨烯納米片在水中的穩(wěn)定性，不易被溶解。

4)、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易操作且易于規(guī)模化使用，利于推廣。

附圖說(shuō)明

圖1、在聚偏二氟乙烯膜表面以鋁離子為交聯(lián)劑預(yù)沉積0.1mg氧化石墨烯納米片的掃描電子顯微鏡圖(sem)，上層為負(fù)載的氧化石墨烯納米片，下層為聚偏二氟乙烯膜；

圖2、實(shí)施案例一中在聚偏二氟乙烯膜表面經(jīng)預(yù)沉積以0.0001mol/l鋁離子為交聯(lián)劑預(yù)沉積0.1mg氧化石墨烯納米片后對(duì)有機(jī)物牛血清蛋白(bsa)溶液的吸附通量衰減圖；

圖3、實(shí)施案例二中在聚偏二氟乙烯膜表面經(jīng)預(yù)沉積以0.001mol/l鐵離子為交聯(lián)劑預(yù)沉積1mg氧化石墨烯納米片后對(duì)有機(jī)物腐植酸鈉(hs)溶液的吸附通量衰減圖；

圖4、實(shí)施案例三中在聚偏二氟乙烯膜表面經(jīng)預(yù)沉積以0.05mol/l鋁離子和0.05mol/l鐵離子為交聯(lián)劑預(yù)沉積15mg氧化石墨烯納米片后后對(duì)有機(jī)物海藻酸鈉(sa)溶液的吸附通量衰減圖；

圖5、實(shí)施案例四中在聚偏二氟乙烯膜表面經(jīng)預(yù)沉積以0.05mol/l鋁離子和0.05mol/l鐵離子為交聯(lián)劑預(yù)沉積30mg氧化石墨烯納米片后后對(duì)有機(jī)物海藻酸鈉(sa)溶液的吸附通量衰減圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些案例僅限于說(shuō)明本發(fā)明方法，而不用于限制本發(fā)明的使用范圍。

實(shí)施例1

1)、將0.1毫克1層的氧化石墨烯納米片加入到100毫升去離子水中，然后將2.415mg的六水合氯化鋁加入到另外100毫升去離子水中，將兩種溶液混合均勻。之后在超濾杯中放置好膜，再將混合后的溶液倒進(jìn)超濾杯，在恒壓0.05mpa條件下過(guò)濾2-5分鐘即成功將氧化石墨烯納米片成功負(fù)載到聚偏二氟乙烯超濾膜表面，負(fù)載后的膜如圖1所示。

2)、將1毫升1g/l的牛血清蛋白(bsa)儲(chǔ)備液加入到100毫升去離子水中，將該bsa溶液用上述步驟1)中預(yù)沉積了0.1mg氧化石墨烯納米片的聚偏二氟乙烯超濾膜超濾，用電子天平連接數(shù)據(jù)顯示器采集數(shù)據(jù)，探討膜通量的變化。如圖2所示，膜通量的衰減速度顯著減小，經(jīng)過(guò)如圖一段時(shí)間后仍可以保持75％左右的通量。

實(shí)施例2

1)、將1毫克60層的氧化石墨烯納米片加入到100毫升乙醇中，然后將27.05mg的六水合氯化鐵加入到另外100毫升去離子水中，將兩種溶液混合均勻。之后在超濾杯中放置好膜，再將混合后的溶液倒進(jìn)超濾杯，在恒壓0.2mpa條件下過(guò)濾2-5分鐘即成功將氧化石墨烯納米片成功負(fù)載到聚偏二氟乙烯超濾膜表面。

2)、將1毫升3g/l的腐植酸鈉(hs)儲(chǔ)備液加入到300毫升去離子水中，將該hs溶液用上述步驟1)中預(yù)沉積了1mg氧化石墨烯納米片的聚偏二氟乙烯超濾膜超濾，用電子天平連接數(shù)據(jù)顯示器采集數(shù)據(jù)，探討膜通量的變化。如圖3所示。膜通量穩(wěn)定性大大提高，經(jīng)過(guò)如圖一段時(shí)間后仍可以保持75％左右的通量。

實(shí)施例3

1)、將15毫克100層的氧化石墨烯納米片加入到100毫升去離子水中，然后將1666.1mg的十八水合硫酸鋁和974.8mg的水合硫酸鐵加入到另外100毫升去離子水中，將兩種溶液混合均勻。之后在超濾杯中放置好膜，再將混合后的溶液倒進(jìn)超濾杯，在恒壓0.4mpa條件下過(guò)濾2-5分鐘即成功將氧化石墨烯納米片成功負(fù)載到聚偏二氟乙烯超濾膜表面。

2)、將1毫升1g/l的海藻酸鈉(sa)儲(chǔ)備液加入到100毫升去離子水中，將該sa溶液用上述步驟1)中預(yù)沉積了15mg氧化石墨烯納米片的聚偏二氟乙烯超濾膜超濾，用電子天平連接數(shù)據(jù)顯示器采集數(shù)據(jù)，探討膜通量的變化。如圖4所示。大大降低了膜通量的衰減，經(jīng)過(guò)如圖一段時(shí)間后仍可以保持75％左右的通量。

實(shí)施例4

1)、將30毫克60層的氧化石墨烯納米片加入到100毫升乙醇中，然后將1352.5mg的六水合氯化鐵和1207.5mg的六水合氯化鋁加入到另外100毫升去離子水中，將兩種溶液混合均勻。之后在超濾杯中放置好膜，再將混合后的溶液倒進(jìn)超濾杯，在恒壓0.4mpa條件下過(guò)濾2-5分鐘即成功將氧化石墨烯納米片成功負(fù)載到聚偏二氟乙烯超濾膜表面。

2)將1毫升1g/l的海藻酸鈉(sa)儲(chǔ)備液加入到100毫升去離子水中，將該sa溶液用上述步驟1)中預(yù)沉積了30mg氧化石墨烯納米片的聚偏二氟乙烯超濾膜超濾，用電子天平連接數(shù)據(jù)顯示器采集數(shù)據(jù)，探討膜通量的變化。如圖4所示。如圖5所示。負(fù)載了氧化石墨烯納米片的超濾膜可以大大減小膜污染，提高通量的穩(wěn)定性。

以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。