一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法

本发明属于新材料，具体涉及一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法及其在二次水净化中的应用。

背景技术：

1、饮用水中主要的污染物主要有以下几类：第一类是重金属离子，如铅、汞、镉等；第二类是细菌和病原微生物，如大肠杆菌、霍乱弧菌等；第三类是有机物，包括但不限于染料、洗涤剂残留物、农药、药物残留、挥发性有机化合物（vocs）等；第四类是氯及其副产物，如三氯甲烷等；第五类是悬浮物，如泥沙、泥土颗粒等。这些物质对水质会产生不同程度的影响，需要进一步的处理以确保安全用水。然而，饮用水并非越纯越好，水体中的微量元素对人体有多种好处，尽管它们需要的量很少，但在维持身体健康和正常生理功能方面起着重要作用，而这些元素有一部分需要通过饮用水摄取。因此，在水处理过程中，保留这些有益的微量矿物质有着十分重要的作用。目前的各种净水滤芯当中，陶瓷滤芯可以有效地过滤水中的杂质、细菌和固体颗粒，同时保持水中的微量元素，确保水质清洁和健康。因而在家庭直饮水净化装置中应用广泛。

2、陶瓷滤芯是一种常见的水处理设备部件，通常用于净水器或过滤器中。它由陶瓷材料制成，表面覆盖有大小在几微米到十微米之间的微孔，能够有效的截留水中的固体颗粒和悬浮物等。陶瓷滤芯通过采用深层过滤原理以去除水中的杂质，同时在陶瓷滤芯的制备过程中引入抗菌剂可预防细菌在滤芯内滋生，确保通过滤芯的水质量安全可靠。而大孔径则保证了滤芯具有较低的阻力和较大的净水流量，这对于滤芯的实用性至关重要。

3、陶瓷滤芯固然可以去除自来水中绝大多数的细菌、悬浮物、微生物、余氯以及重金属，但通常不会截留钙镁离子，这是因为这些离子通常是水中的重要矿物质，对人体健康有益，但过量的钙镁离子对人体的消化系统、肾脏、心血管都有着不同程度的负面影响。相关研究表明，通过在膜表面组装氧化石墨烯可以实现对钙镁离子的截留。因而将氧化石墨烯和陶瓷滤芯进行结合，有望去除水体中的钙镁离子。为此，本发明开发出一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯，其对二次水净化以及陶瓷滤芯的大范围推广具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，以期用于二次水净化时，可在去除水体中细菌、悬浮物、微生物、余氯以及重金属的同时，明显提升钙镁离子的截留率，以满足人体对微量元素的需求量。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其包括以下步骤：

4、1）将复合陶瓷滤芯于交联剂溶液中浸泡后取出，用蒸馏水将表面的交联剂清洗干净，再将其浸入氧化石墨烯分散溶液中进行反应，随后取出，将其表面的氧化石墨烯用蒸馏水清洗干净；

5、2）重复步骤1）若干次后，经干燥得到含有多层氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯。

6、进一步地，所述交联剂溶液的质量浓度为1-7 %。

7、进一步地，所用交联剂为聚乙烯亚胺或聚乙烯醇。

8、进一步地，所述浸泡的温度为25-80 ℃，时间为0.5-6 h。

9、进一步地，所述氧化石墨烯分散溶液的质量浓度为0.1-6 %。

10、进一步地，所述反应的温度为25-80 ℃，时间为0.5-24 h。

11、进一步地，步骤1）的操作重复0-10次。

12、本发明的显著优点在于：

13、本发明所制备的含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯，对自来水中的微生物、细菌、余氯有一定的吸附能力，并可对钙镁离子进行部分截留，有利于满足人体对微量元素的需求量，且氧化石墨烯涂层加入后，滤芯的净水流量无明显变化，对陶瓷滤芯的规模化应用有重大意义。

技术特征：

1.一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2. 如权利要求1所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述交联剂溶液的质量浓度为1-7 %。

3.如权利要求1或2所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所用交联剂为聚乙烯亚胺或聚乙烯醇。

4. 如权利要求1所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述浸泡的温度为25-80 ℃，时间为0.5-6 h。

5. 如权利要求1所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散溶液的质量浓度为0.1-6 %。

6. 如权利要求1所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为25-80 ℃，时间为0.5-24 h。

7.如权利要求1所述的一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，步骤1）的操作重复0-10次。

技术总结本发明公开了一种含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯的制备方法，属于新材料技术领域。其具体是将复合陶瓷滤芯浸泡在交联剂溶液中，随后用蒸馏水清洗干净，再将其浸入氧化石墨烯分散溶液中进行反应，取出后用蒸馏水清洗干净，之后重复以上操作若干次，最后经干燥，得到含有多层氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯。本发明所制备的含有氧化石墨烯涂层的复合陶瓷滤芯，对自来水中的微生物、细菌、余氯有一定的吸附能力，并可对钙镁离子进行部分截留，有利于满足人体对微量元素的需求量，且氧化石墨烯涂层的加入对滤芯的净水流量无明显影响，对陶瓷滤芯的规模化应用有重大意义。技术研发人员：成亚飞,刘群鸿,林小城,沈森斌,王贵香,袁雷,钟俊超受保护的技术使用者：福州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12