闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜及其制备方法，所述超滤平板膜包括功能层、过渡层和支撑层，所述功能层通过闪蒸纺丝法纺制在所述过渡层表面，所述过渡层通过闪蒸纺丝法纺制在所述支撑层表面，所述平板膜自功能层到支撑层孔径不断增大，呈现梯度孔结构。本发明专利技术具有梯度孔结构的超滤平板膜通过逐层纺制而得，控制闪蒸纺丝的条件可以制备不同孔径范围以及纤维直径的膜，孔径大小易于控制，过渡层加入不同的功能材料提高过渡层的水通量；功能层孔径小截留率高，过渡层孔隙率大，水通量高；本发明专利技术的方法工艺过程简单，工艺条件易于控制，闪蒸纺丝可以制备超细纤维，是一种全新的制备超滤平板膜的方法。全新的制备超滤平板膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理分离膜制备
，尤其涉及一种闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是利用外界的能量差、压力差或电位差为推动力，通过膜的孔径选择实现对混合物质的分离。因具有操作简单、能耗低、分离效率高等优点，在海水淡化、重金属分离、医药分离、食品的浓缩、环境工程分离领域具有广泛的应用。
[0003]超滤膜是以较低的压力为驱动力，靠物理机械筛分作用实现分离的目的，具有能耗低、效率高、应用范围广和设备操作简单等优点，但是一般制备超滤膜的高分子材料是疏水性的，极易造成膜污染，降低膜的通量。
[0004]闪蒸纺丝是通过高压使溶液气化，在喷丝头处材料固化成丝，是制备超细纤维的一种有效方法。而利用闪蒸纺丝法制备高分子膜材料还未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种闪蒸纺丝技术制备梯度孔超滤平板膜，该平板膜孔径分布均一，截留率高，抗污染。
[0006]为达到上述目的，闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜，所述超滤平板膜包括功能层、过渡层和支撑层，所述功能层通过闪蒸纺丝法纺制在所述过渡层表面，所述过渡层通过闪蒸纺丝法纺制在所述支撑层表面，所述平板膜自功能层到支撑层孔径不断增大，呈现梯度孔结构。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜的制备方法，该制备方法简单，易于实现工业化生产。
[0008]一种闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜的制备方法，包括以下步骤：S1配置功能层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混合搅拌并溶解过滤；S2配置过渡层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混合搅拌并溶解过滤；S3过渡层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述过渡层纺丝液纺制在支撑层上；S4 功能层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述功能层纺丝液纺制在所述过渡层上；S5 平板膜的制备：将所述功能层、过渡层与支撑层热压而制得。
[0009]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述高分子材料为聚偏氟乙烯（PVDF），乙烯
‑
四氟乙烯共聚物（ETFE）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
[0010]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述溶剂为二氯甲烷、氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯氟甲烷、甲苯和苯中的一种。
[0011]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述助溶剂为叔丁基醇、甲醇、乙醇、乙二醇、氯丁
烷、环戊烯和环丁烯中的一种。
[0012]根据本专利技术，步骤S1中所述功能材料为MOF、ZIF、石墨烯、Mxene、纳米纤维素、纳米纤维素微晶、氮化碳和氮化硼中的一种。
[0013]根据本专利技术，步骤S1中所述功能层纺丝液的配方为：高分子材料为10～30份，溶剂为60～100份，助溶剂为3～10份，功能材料为3～10份。
[0014]根据本专利技术，步骤S2中所述功能材料为聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、二氧化钛和二氧化硅中的一种或者几种的混合物。
[0015]进一步地，所述聚乙二醇的分子量为1000～6000g/mol。
[0016]根据本专利技术，步骤S2中所述过渡层纺丝液的配方为：高分子材料为3～25份，溶剂为70～100份，助溶剂为2～8份，功能材料为1～15份。
[0017]根据本专利技术，步骤S3中所述支撑层为无纺布或微孔膜。
[0018]进一步地，所述无纺布或微孔膜的材质为PP、PAN和PSF。
[0019]根据本专利技术，步骤S3或S4中所述闪蒸纺丝的压力为3～20MPa。
[0020]根据本专利技术，步骤S3或S4中所述闪蒸纺丝的温度为10～200℃，纺丝湿度20～50%。
[0021]根据本专利技术，步骤S5中所述热压温度为50～200℃，热压时间为0.2～15min，热压压力为0.1～1MPa。
[0022]根据本专利技术，步骤S2中，配制不同质量浓度的所述过渡层纺丝液，然后采用步骤S3中所述闪蒸纺丝法将所述过渡层纺丝液按照质量浓度由高到低的顺序逐层纺制成过渡层。
[0023]根据本专利技术，所述过渡层为多层结构。
[0024]优选地，所述过渡层为1～4层。
[0025]更优选地，所述过渡层为2～3层。
[0026]本专利技术的再一目的在于提供一种闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜在污水处理中的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：1）本专利技术具有梯度孔结构的超滤平板膜，平板膜孔径自功能层到支撑层逐渐变大，孔径范围为0.002～0.1μm，纤维的直径为0.01~10μm，梯度孔结构有利于膜的反向冲洗，从而抗污染能力较强，可以长时间保持较高的通量；2）本专利技术采用闪蒸纺丝技术，可以使功能材料均匀附着在纤维表面，防止功能材料的团聚，热压后功能材料起到明显的截留功能，功能层截留率高；3）本专利技术具有梯度孔结构的超滤平板膜通过逐层纺制而得，控制闪蒸纺丝的条件可以制备不同孔径范围以及纤维直径的膜，孔径大小易于控制，过渡层加入不同的功能材料提高过渡层的水通量；功能层孔径小截留率高，过渡层孔隙率大，水通量高；4）本专利技术的一种具有梯度孔结构的超滤平板膜，工艺过程简单，工艺条件易于控制，闪蒸纺丝可以制备超细纤维，是一种全新的制备超滤平板膜的方法。
[0028]具体实施方式
[0029]一种闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜的制备方法，包括以下步骤：S1配置功能层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混
合搅拌并溶解过滤；S2配置过渡层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混合搅拌并溶解过滤；S3过渡层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述过渡层纺丝液纺制在支撑层上；S4 功能层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述功能层纺丝液纺制在所述过渡层上；S5 平板膜的制备：将所述功能层、过渡层与支撑层热压而制得。
[0030]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述高分子材料为聚偏氟乙烯（PVDF），乙烯
‑
四氟乙烯共聚物（ETFE）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
[0031]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述溶剂为二氯甲烷、氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯氟甲烷、甲苯和苯中的一种。
[0032]根据本专利技术，步骤S1或步骤S2中所述助溶剂为叔丁基醇、甲醇、乙醇、乙二醇、氯丁烷、环戊烯和环丁烯中的一种。
[0033]根据本专利技术，步骤S1中所述功能材料为MOF、ZIF、石墨烯、Mxene、纳米纤维素、纳米纤维素微晶、氮化碳和氮化硼中的一种。功能材料具有二维结构，具有较高的表面积，表面具有丰富的氢键、π键、功能键等基团，受尺寸排阻、电荷效应等作用只允许小分子通过，从而进行筛分过滤，具有良好的截留性能。
[0034]根据本专利技术，步骤S1中所述功能层纺丝液的配方为：高分子材料为10～30份，溶剂为60～100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜，其特征在于，所述超滤平板膜包括功能层、过渡层和支撑层，所述功能层通过闪蒸纺丝法纺制在所述过渡层表面，所述过渡层通过闪蒸纺丝法纺制在所述支撑层表面，所述平板膜自功能层到支撑层孔径不断增大，呈现梯度孔结构。2.一种如权利要求1所述的闪蒸纺丝梯度孔结构超滤平板膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1配置功能层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混合搅拌并溶解过滤；S2配置过渡层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料混合搅拌并溶解过滤；S3过渡层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述过渡层纺丝液纺制在支撑层上；S4 功能层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述功能层纺丝液纺制在所述过渡层上；S5 平板膜的制备：将所述功能层、过渡层与支撑层热压而制得。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1或步骤S2中所述高分子材料为聚偏氟乙烯，乙烯
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四氟乙烯共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯；步骤S1或步骤S2中所述溶剂为二氯甲烷、氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯氟甲烷、甲苯和苯中的一种；步骤S1或步骤S2中所述助溶剂为叔丁基醇、甲醇、乙醇、乙二醇、氯丁烷、环戊烯和环丁烯中的一种；步骤S1中所述功能材料为MOF、ZIF、石墨烯、Mxene、纳米纤维素、纳米纤维素微晶、氮化碳和氮化硼中的一种；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁跃，张华，杨成伟，
申请(专利权)人：盐城海普润科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：