本发明专利技术公开一种氧化石墨烯‑聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和应用。全热交换膜包括厚度为200μm～500μm的氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，致密层复合在所述支撑层上。制备方法是氧化石墨烯分散液加入聚合物溶液中，加热至40～120℃并搅拌6～12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液；将铸膜溶液涂覆在经预处理的支撑层上，真空干燥1‑5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯‑聚合物杂化全热交换膜。本发明专利技术的全热交换膜，可有效的阻隔有害气体，具有高的能量交换效率、机械性能、热稳定性及抗菌性，可以按照现有已知的方法组装成全热交换元件，用在全热交换器中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空调全热回收
，涉及一种全热交换膜及其制备方法和应用，具体涉及一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和使用该膜进行能量交换的全热交换器。
技术介绍
随着建筑能耗的高速增长，建筑节能成为我国能源发展的重要战略，而建筑能耗中有55％左右为采暖和空调能耗，是制约建筑节能的关键因素。随着人们生活水平的逐渐提高，人们对室内空气品质的要求也越来越高，致使新风能耗成为空调能耗的重要组成部分。因此，如何在保证室内空气质量的前提下，降低空调能耗已成为空调系统研究发展中的最为重要的课题。研究表明：空调热回收系统能够将室外新风经过过滤、净化、热湿交换处理后送进室内,同时又将室内污浊的排风经过过滤、净化、热湿回收之后排出室外,而且室内空气温度基本不受新风流入的影响，有效提高建筑能耗比，可减小空调系统50％～80％的新风负荷，可以有效地解决提高空气质量和降低空调能耗之间的矛盾。尽管国家标准GB/T21087-2007要求空气-空气能量回收装置在冬、夏季工况下的焓交换效率分别达到55％、50％以上，但是到目前为止,由于技术的不成熟，国内大多数全热交换器产品的热回收效率仅在50％左右，远落后于国际先进水平，并且普遍存在废气漏气率高、易吸湿发霉等缺点，严重影响全热交换器的节能环保效果和使用寿命。因此获得高性能全热交换膜，适合于不同环境的系列新风优化系统，大大缩小我国新风空气优化系统配套产品质量与国际先进水平的差距，打破发达国家技术壁垒，带动相关产业的快速发展，将切实有力地推动国家“节能减排”的进程，具有深远的战略意义和良好的社会效益。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对上述技术问题提供一种氧化石墨烯-聚合物杂
化的全热交换膜，这种膜能在保持高的有害气体阻隔性的同时，全热交换效率大幅度增加，并且氧化石墨烯的加入有效改善了膜的机械性能、热稳定性及抗菌性。本专利技术所述的全热交换膜，包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述的致密层复合在所述支撑层上；其中致密层的厚度为200μm～500μm。所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1～1：100质量比聚合而成；进一步地，所述的全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。本专利技术的另一个目的是提供上述氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5～20wt％的溶液；然后置于40～120℃下加热搅拌6～10h，得到聚合物溶液；所述的聚合物膜材料为亲水性聚合物，为淀粉类聚合物、聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠、水性聚氨酯中的任意一种或几种混合物；步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W～1000W，超声分散时间0.1h～5h，配制成0.01～0.2wt％的氧化石墨烯分散液；所述的溶剂A、B各自独立为去离子水、乙酸、丙酮、正庚烷、二甲基甲酰胺、甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种；步骤(3)、将步骤(2)的氧化石墨烯分散液加入步骤(1)的聚合物溶液中，加热至40～120℃并搅拌6～12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液；其中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯为聚合物溶液中聚合物质量的0.1～1wt％；步骤(4)、对支撑层进行表面清洗预处理；所述支撑层为有机支撑层或无机支撑层，其中有机支撑层为聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素中的任意一种支撑层；无机支撑层为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种材料或几种复合材料支撑层。步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200μm～500μm，真空干燥1-5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯-聚合物杂化全热交换膜。所述步骤(5)采用流延法、压延法、刮膜、喷涂、旋涂或者浸入-提拉法。本专利技术的又一个目的是上述氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜可组装成全热交换元件在全热交换器中的应用。本专利技术的全热交换膜，可有效的阻隔有害气体，具有高的能量交换效率、机械性能、热稳定性及抗菌性，可以按照现有已知的方法组装成全热交换元件，用在全热交换器中。本专利技术的全热交换膜是将氧化石墨烯均匀分散于高分子聚合物的铸膜液中，利用层状氧化石墨烯的快速水通道特性及高导热性，从而实现氧化石墨烯改性聚合物膜具有高效的显热交换效率及潜热交换效率；氧化石墨烯/聚合物膜表面致密，有效的阻隔有害气体，另外氧化石墨烯的加入，增加了膜的机械性能、热稳定性及抗菌性。膜的制备条件温和，操作过程简单，易于批量规模化生产，具有较好的工业化生产基础和广阔的应用前景。本专利技术的有益之处在于：(1)提供了一种全新的性价比高的全热交换膜。(2)本专利技术的全热交换膜制备方法简单，原料成本低，易于推广应用。(3)本专利技术提供的可有效的阻隔有害气体，具有高的能量交换效率、机械性能、热稳定性及抗菌性的全热交换膜可用于全热空气交换器，为室内提供新鲜空气、有效排除污浊有害空气、回收空调暖通能量(同时回收排风中显热和潜热)。具体实施方式下面通过实施例对专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。本专利技术氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，采用以下方法制备而成：步骤(1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5～20wt％的溶液；然后置于40～120℃下加热搅拌6～10h，得到聚合物溶液；所述的聚合物膜材料为亲水性聚合物，为淀粉类聚合物、聚乙烯醇、醋
酸纤维素、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠、水性聚氨酯中的任意一种或几种混合物；步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W～1000W，超声分散时间0.1h～5h，配制成0.01～0.2wt％的氧化石墨烯分散液；所述的溶剂A、B各自独立为去离子水、乙酸、丙酮、正庚烷、二甲基甲酰胺、甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种；步骤(3)、将步骤(2)的氧化石墨烯分散液加入步骤(1)的聚合物溶液中，加热至40～120℃并搅拌6～12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液；其中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯为聚合物溶液中聚合物质量的0.1～1wt％；步骤(4)、对支撑层进行表面清洗预处理；所述支撑层为有机支撑层或无机支撑层，其中有机支撑层为聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素中的任意一种支撑层；无机支撑层为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种材料或几种复合材料支撑层。步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液采用流延法、压延法、刮膜、喷涂、旋涂或者浸入-提拉法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200μm～500μm，真空干燥1-5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯-聚合物杂化全热交换膜。上述制备得到的全热交换膜，包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述的致密层复合在所述支撑层上；其中致密层的厚度为200μm～500μm。所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1～1：100质量比聚合而成。所述的全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。以下实施例所采用的温度交换效率和焓交换效率测试方法均参照国家标准GB/T21087-2007《空气-空气能量回收本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化石墨烯‑聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述的致密层复合在所述支撑层上；所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1～1：100质量比聚合而成。
【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述的致密层复合在所述支撑层上；所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1～1：100质量比聚合而成。2.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于致密层的厚度为200μm～500μm。3.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于所述的全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。4.一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5～20wt％的溶液；然后置于40～120℃下加热搅拌6～10h，得到聚合物溶液；步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W～1000W，超声分散时间0.1h～5h，配制成0.01～0.2wt％的氧化石墨烯分散液；步骤(3)、将步骤(2)的氧化石墨烯分散液加入步骤(1)的聚合物溶液中，加热至40～120℃并搅拌6～12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液；其中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯为聚合物溶液中聚合物质量的0.1～1wt％；步骤(4)、对支撑层进行表面清洗预处理；步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩秋，薛立新，赵永青，王艺伟，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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