具有吸附功能的复合滤材及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有吸附功能的复合滤材，属于过滤材料领域。复合滤材从迎水到出水依次为导流支撑层、中心过滤层和疏水支撑层；所述导流支撑层，用于分流液体和支撑中心过滤层；所述中心过滤层，用于孔径拦截和电荷吸附过滤；所述疏水支撑层，用于支撑和保持所述复合滤材的结构。该滤材可以广泛用于水过滤处理，拦截水中的泥沙、铁锈、藻类、悬浮物、微纤维等微粒杂质以及吸附细菌、病毒和直径在10

【技术实现步骤摘要】
具有吸附功能的复合滤材及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合滤材，具体讲是一种具有吸附功能的复合滤材及其制备方法，属于过滤材料


技术介绍

[0002]随着人们对生活品质的不断追求以及工业上对流体洁净度要求越来越高，需要有一种滤材能同时实现即可以过滤固体杂质又可以有效拦截水中胶体物质。在液体过滤领域中，最常见的方式是利用孔径大小来拦截液体中固体悬浮物，滤材通常是采用单层或松散的多层滤材结构，如微滤膜、超滤膜、反渗透膜等，由于技术的限制，如果滤材孔径非常密，初始压差将非常高，导致使用寿命短。同时，对于细菌、病毒和直径在10
‑4～10
‑6mm之间的胶体拦截效果一般。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中滤材仅靠孔径大小机械拦截过滤的缺陷，提供一种既可过滤流体中绝大部分的固体杂质，也可以吸附过滤水中的胶体物质，降低为专门去除胶体而额外增加设备成本的具有吸附功能的复合滤材及其制备方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的具有吸附功能的复合滤材，从迎水到出水依次为导流支撑层、中心过滤层和疏水支撑层；
[0005]所述导流支撑层，用于分流液体和支撑中心过滤层；
[0006]所述中心过滤层，用于孔径拦截和电荷吸附过滤；
[0007]所述疏水支撑层，用于支撑和保持所述复合滤材的结构。
[0008]本专利技术中，所述中心过滤层为多种材料复合，至少为木制纤维素、玻璃纤维、高分子聚合物纤维中任意两种以及在水中能产生高Zeta电位的纳米材料。
[0009]本专利技术中，当中心过滤层采用木制纤维素、玻璃纤维、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述木制纤维素在所述中心过滤层质量占比为30～50％，所述玻璃纤维在所述中心过滤层质量占比为30～39.9％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为15～30％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为0.1～5％；
[0010]当中心过滤层采用木制纤维素、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述木制纤维素在所述中心过滤层质量占比为55～85％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为13～40％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为2～5％；
[0011]当中心过滤层采用玻璃纤维、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述玻璃纤维在所述中心过滤层质量占比为75％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为16.5％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为8.5％。
[0012]本专利技术中，所述纳米材料平均尺寸为100～300纳米，形状为纤维状、多孔球状、粉状或片状。
[0013]本专利技术中，所述纳米材料在pH为4～10.5的水中能产生不小于30mV的Zeta电位。
[0014]本专利技术中，所述导流支撑层和疏水支撑层均采用聚酯纤维无纺布或聚丙烯无纺布。
[0015]本专利技术中，所述高分子聚合物纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯腈、聚醚砜、聚苯乙烯或聚丙烯中的任意一种或多种组合；所述纳米材料为水合氧化铝、氧化钇、氧化硅或环氧树脂。
[0016]本专利技术中，所述中心过滤层平均孔径范围为1～8μm。
[0017]本专利技术还提供了上述具有吸附功能的复合滤材的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1、将木质素纤维、高分子聚合物纤维、玻璃纤维中的三种或两种按比例混合得到混合纤维；
[0019]S2、将纳米材料溶于纯水中，然后再按比例添加步骤S1得到的混合纤维，再搅拌混合，在恒温恒湿环境中静置不少于24小时，生长形成纤维絮；
[0020]S3、将步骤S2得到的纤维絮，经过不断的水流将纤维絮均匀地平铺，并进行冷轧并提高强度；
[0021]S4、冷轧成网后的纤维絮经烘干压实，再将作为导流支撑层和疏水支撑层的无纺布通过热熔双面粘合胶进行热压复合成膜；
[0022]S5、使用超纯水对步骤S4得到的滤材进行浸泡或冲洗，冲去残留化学物质和纤维碎片，再烘干清洁得到具有吸附功能的复合滤材。
[0023]本专利技术中，上述步骤S2中还包括促进纳米材料在混合纤维上正常附着和生长的步骤。
[0024]本专利技术的有益效果在于：(1)复合滤材不仅可以通过孔径拦截水中的悬浮物质，还可以通过纳米材料和超细纤维产生的正电荷来吸附水中胶体物质，复合滤材不仅可以过滤水中的泥沙、铁锈、藻类、悬浮物、微纤维等微粒杂质也可以吸附细菌、病毒和直径在10
‑4～10
‑6mm之间的胶体。(2)本专利技术复合滤材可以被用于制造各种过滤产品，适用于饮用水领域、工业生产用水过滤包括电厂生产用水、核电厂工艺用水、电子厂生产用水、制药厂生产用水、工业生活废水以及含放射性物质的水过滤处理。对于大于1微米以上的固体颗粒杂质，可以由滤材孔径尺寸实现机械拦截；对于亚微米甚至纳米级的细菌、病毒和胶体物质，他们在水中呈现带负电荷状态，我们的复合滤材中心过滤层含有纳米纤维，能在水中产出>30mV的Zeta电位,能够有效吸附上述亚微米级杂质。从而实现高精度过滤，高通量，低压损，以及能提供比高精度机械过滤更长的使用寿命，为用户节省长期运行成本。
附图说明
[0025]图1为具有吸附功能的复合滤材结构示意图；
[0026]图2为实施例1制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本实施例中复合滤材中从迎水到出水为3层，依次为第一层为导流支撑层1、第二层是中心过滤层2、第三层疏水支撑层3。三层结构形成整体后结合紧密，避免折叠后导致滤材松散，影响强度和过滤效果，同时形成整体后滤材厚度降低，在相同空间下可以提供更多的有效过滤面积。导流支撑层1的主要作为是用于分流经其过滤和液体和支撑中心过滤层。中心过滤层2主要用于孔径拦截过滤水中的泥沙、铁锈、藻类、悬浮物、微纤维等微粒杂质和和电荷吸附细菌、病毒和直径在10
‑4～10
‑6mm之间的胶体。疏水支撑层3主要用于支撑和保护该滤材结构不变形。在本实施例中，使用平均孔径为40μm聚酯纤维无纺布作为导流支撑层1和疏水支撑层3；中心过滤层2采用木制纤维素、玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维以及水合氧化铝纳米材料的混合。木制纤维素的羟基，能与水合氧化铝纳米材料实现嫁接；玻璃纤维材料的加入有利于增强滤材的强度，降低平均孔径并增加纳污能力；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维引入有助于纳米材料在木制纤维素上嫁接成长并提供更高强度的支撑。其中，木制纤维素在中心过滤层各种材料中质量占比为50％，木制纤维素的长径比3～5mm：0.2mm；玻璃纤维以中碱玻璃为基础制成，丝径约0.65mm,长度3～5mm,玻璃纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附功能的复合滤材，其特征在于，所述复合滤材从迎水到出水依次为导流支撑层、中心过滤层和疏水支撑层；所述导流支撑层，用于分流液体和支撑中心过滤层；所述中心过滤层，用于孔径拦截和电荷吸附过滤；所述疏水支撑层，用于支撑和保持所述复合滤材的结构。2.根据权利要求1所述的具有吸附功能的复合滤材，其特征在于，所述中心过滤层为多种材料复合，至少为木制纤维素、玻璃纤维、高分子聚合物纤维中任意两种以及在水中能产生高Zeta电位的纳米材料。3.根据权利要求2所述的具有吸附功能的复合滤材，其特征在于，当中心过滤层采用木制纤维素、玻璃纤维、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述木制纤维素在所述中心过滤层质量占比为30～50％，所述玻璃纤维在所述中心过滤层质量占比为30～39.9％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为15～30％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为0.1～5％；当中心过滤层采用木制纤维素、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述木制纤维素在所述中心过滤层质量占比为55～85％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为13～40％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为2～5％；当中心过滤层采用玻璃纤维、高分子聚合物纤维和纳米材料时，所述玻璃纤维在所述中心过滤层质量占比为75％，所述高分子聚合物纤维在所述中心过滤层质量占比为16.5％，所述纳米材料在在所述中心过滤层中质量占比为8.5％。4.根据权利要求2或3所述的具有吸附功能的复合滤材，其特征在于，所述纳米材料平均尺寸为100～300纳米，形状为纤维状、多孔球状、粉状或片状。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐新，倪国强，吴永华，
申请(专利权)人：西西埃热能南京有限公司，
类型：发明
国别省市：