0.5Μ的氯化钙水溶液中，室温下交联lOmin，然后用去离子水将膜表面残余的氯化钙溶液冲洗干净，室温下干燥24h，获得海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜。
[0024]用实施例1制备得到的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜进行乙醇/水分离性能测试。采用膜分离设备，在76°C，原料液中乙醇/水质量比为9:1的条件下进行乙醇/水分离性能测试，渗透通量为1915g/m2h，分离因子为787。
[0025]实施例2、一种海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，其制备过程与实施例1基本相同，不同仅在于，步骤三中，将石墨相氮化碳纳米片用量由占海藻酸钠的Iwt.%改为占海藻酸钠的2wt.%。
[0026]用实施例2制备得到的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜进行乙醇/水分离性能测试。采用膜分离设备，在76°C，原料液中乙醇/水质量比为9:1的条件下进行乙醇/水分离性能测试，渗透通量为2232g/m2h，分离因子为1254。
[0027]实施例3、一种海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，其制备过程与实施例1基本相同，不同仅在于，步骤三中，将石墨相氮化碳纳米片用量由占海藻酸钠的Iwt.%改为占海藻酸钠的3wt.%。最终得到的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜的高倍SEM断面照片如图1所示。
[0028]用实施例3制备得到的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜进行乙醇/水分离性能测试。采用膜分离设备，在76°C，原料液中乙醇/水质量比为9:1的条件下进行乙醇/水分离性能测试，渗透通量为2469g/m2h，分离因子为1653。
[0029]实施例4、一种海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，其制备过程与实施例1基本相同，不同仅在于，步骤三中，将石墨相氮化碳纳米片用量由占海藻酸钠的Iwt.%改为占海藻酸钠的4wt.%。
[0030]用实施例4制备得到的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜进行乙醇/水分离性能测试。采用膜分离设备，在76°C，原料液中乙醇/水质量比为9:1的条件下进行乙醇/水分离性能测试，渗透通量为2250g/m2h，分离因子为1331。
[0031]对比例、一种海藻酸钠杂化复合膜，其制备过程如下:
[0032]步骤一、将海藻酸钠加入去离子水中30°C下搅拌2h，配制成浓度为1.5wt.%的海藻酸钠溶液。然后继续在30°C下搅拌4h后倒入容器中，室温静置Ih脱泡，获得海藻酸钠铸膜液；
[0033]步骤二、将步骤一制备的铸膜液旋涂到多孔的聚丙烯腈超滤膜的表面，室温下干燥48h，获得未交联的海藻酸钠复合膜；
[0034]步骤三、将步骤二制备的未交联的海藻酸钠复合膜浸入0.5M的氯化钙水溶液中，室温下交联lOmin，然后用去离子水将膜表面残余的氯化钙溶液冲洗干净，室温下干燥24h，获得海藻酸钠杂化复合膜。最终得到的海藻酸钠复合膜的高倍SEM断面照片如图2所不O
[0035]用对比例制备得到的海藻酸钠复合膜进行乙醇/水分离性能测试。采用膜分离设备，在76°C，原料液中乙醇/水质量比为9:1的条件下进行乙醇/水分离性能测试，渗透通量为1544g/m2h，分离因子为511。
[0036]综上，本发明制备海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜过程简便可控，原料易得，条件温和，制得的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜用于乙醇/水混合物渗透蒸发脱水，具有较高的分离性能。实施例3中制备的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜性能最佳，通量较对比例中海藻酸钠复合膜提高了 59.9%，分离因子提高了223.
[0037]尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，其特征在于:该杂化复合膜是以多孔的高分子超滤膜作为支撑层，海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化膜为分离层；所述多孔的高分子超滤膜的截留分子量为10万；所述海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化膜的厚度约为500nmo
2.根据权利要求1所述海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，其特征在于:所述多孔的高分子超滤膜是聚丙烯腈超滤膜、聚砜超滤膜、磺化聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜和聚酰亚胺超滤膜中的一种。
3.一种如权利要求1所述海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将海藻酸钠加入去离子水中20-40°C下搅拌l_2h，配制成质量浓度为1-2%的海藻酸钠溶液； 步骤二、向所述海藻酸钠溶液中加入石墨相氮化碳纳米片，其中，石墨相氮化碳纳米片用量为海藻酸钠的l_5wt.%，在20-40°C下搅拌3-6h后倒入容器中，室温静置0.5_lh脱泡，获得铸膜液； 步骤三、将所述铸膜液旋涂到多孔的高分子超滤膜的表面，室温下干燥24-72h，获得未交联的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜； 步骤四、将所述未交联的海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜浸入0.5M的氯化钙水溶液中，室温下交联5-20min，然后用去离子水将膜表面残余的氯化钙溶液冲洗干净，室温下干燥24-48h，获得海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜。
4.根据权利要求3所述海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜的制备方法，其中，步骤二所加入的石墨相氮化碳纳米片是以三聚氰胺为原料，按照下述步骤制备: 步骤一、将三聚氰胺置于坩祸中，放入马弗炉在500-600°C下焙烧3-5h，升温速率和降温速率均控制在2-5°C /min，获得黄色粉末； 步骤二、将所述黄色粉末研磨后，放入马弗炉在500°C下焙烧l_3h，升温速率和降温速率均控制在3-8°C /min，获得石墨相氮化碳粉末； 步骤三、室温下，将所述石墨相氮化碳粉末分散到离子水中，制成0.5-2mg/L的分散液，超声处理6-12h后离心分离，30°C下真空干燥，获得石墨相氮化碳纳米片。
5.一种如权利要求1所述海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜在乙醇/水混合物渗透蒸发脱水中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜，首先，以三聚氰胺为原料，利用热剥离和液相剥离结合的方法，制备出超薄多孔的石墨相氮化碳纳米片，该纳米片与海藻酸钠共混后得到铸膜液，脱泡后旋涂制膜，再用氯化钙溶液交联，干燥后获得海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜。本发明制备的杂化复合膜利用石墨相氮化碳纳米片二维、超薄和多孔的结构特点，可有效降低分离层厚度，构建有序的传递通道，降低水分子的传递阻力，阻碍乙醇分子传递，从而同时提到膜的渗透性和选择性。本发明制备过程简单，原料易得，结构可控，用于乙醇/水混合物的分离，具有较高的渗透通量和分离因子。
【IPC分类】B01D71-56, B01D67-00, B01D69-10, B01D71-08, B01D71-42, B01D71-68, B01D69-12, B01D61-36
【公开号】CN104772043
【申请号】CN201510160545
【发明人】姜忠义, 曹克腾, 潘福生, 张晓珊, 杨森
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月7日