[发明专利]复合微孔隔膜、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分离工艺的薄膜、制备方法及其用途，尤其涉及一种复合微孔隔膜、制备方法及其用途。

背景技术

膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征。因此，膜分离技术已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域。水处理领域是膜技术最重要的应用领域。与传统水处理技术相比，膜分离技术具有节能、投资低、操作简便、处理效率高等优点。目前最常见的市场规模较大的膜为微滤膜和超滤膜。这些膜在应用过程中，由于处理对象，运行条件的有所不同，对膜的材质要求也不同。市场上最常用的超滤和微滤膜材料为聚砜、聚偏佛乙烯、聚酰亚胺、聚醚砜等，这几种成膜材料具有机械强度高、物理和化学稳定性好、成膜性优良等优点，但这几种材料的疏水性强，容易造成膜污染，降低了膜的通水量，导致分离效率下降。

纳米晶体纤维素（NCC）广泛存在于植物、动物和微生物天然合成的纤维素中。由于非晶体区域纤维素分子排列松散，在酸、酶、氧化剂等的作用下，非晶体区域优先于晶体区域发生反应,生成小分子而被去除，留下纳米尺度的纤维素晶体。该类纤维素材料具有可再生、低密度、能生物分解、高强度和高弹性模量等特性。由于NCC表面存有大量的羟基，因而具有极强的亲水性能。

但是，目前尚无将纳米晶体纤维素应用于微孔隔膜以制备具有高分离性、高水通量的微孔隔膜的报道。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本申请的发明人进行了深入研究。

本发明的目的之一在于提供一种复合微孔隔膜。该复合微孔隔膜具有高强度、高通水量及良好的截留性能。

本发明的目的之二在于提供一种复合微孔隔膜的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种复合微孔隔膜的用途。

本发明提供了一种复合微孔隔膜，该复合微孔隔膜采用包括以下物质在内的原料制备得到：

有机溶剂  100重量份，

纳米晶体纤维素  0.1～2重量份，

聚合物成膜材料  10～30重量份，和

致孔剂  0.1～3.5重量份；

所述的聚合物成膜材料选自以下材料的一种或多种：聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺。

根据本发明所述的复合微孔隔膜，优选地，在所述原料中，

有机溶剂  100重量份，

纳米晶体纤维素  0.3～1.5重量份，

聚合物成膜材料  12～28重量份，和

致孔剂  0.3～2重量份。

根据本发明所述的复合微孔隔膜，优选地，在所述原料中，

有机溶剂  100重量份，

纳米晶体纤维素  0.5～1重量份，

聚合物成膜材料  15～25重量份，和

致孔剂  0.5～3重量份。

本发明的原料中还可以有其他物质，以改善微孔隔膜的性能或者提高加工成型性能，例如抗氧剂、分散剂等。优选地，本发明的原料由有机溶剂、纳米晶体纤维素、聚合物成膜材料和致孔剂组成。更优选地，本发明的原料由以上重量份的有机溶剂、纳米晶体纤维素、聚合物成膜材料和致孔剂组成。

根据本发明所述的复合微孔隔膜，优选地，所述的聚合物成膜材料选自以下材料的一种或多种：聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺。作为优选，所述的聚合物成膜材料选自以下材料的一种：聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺。作为优选，所述的聚合物成膜材料选自聚偏氟乙烯、聚醚砜、或聚酰亚胺。作为更优选，所述的聚合物成膜材料选自聚偏氟乙烯或聚砜。

根据本发明所述的复合微孔隔膜，优选地，纳米晶体纤维素的直径可以为30～100nm，优选为40～90nm，更优选为50～80nm。所述的纳米晶体纤维素的长度可以为100～500nm，优选为150～450nm，更优选为200～400nm。本发明的纳米晶体纤维的长度和直径通过原子力显微镜测定。选择上述尺寸的纳米晶体纤维素，在原料中分散效果更好，能均匀存在于铸膜液中，起到更好的亲水改性作用。

根据本发明所述的复合微孔隔膜，所述的有机溶剂为能够溶解聚合物成膜材料的有机溶剂。优选地，所述的有机溶剂选自以下溶剂的一种或多种：N,N-二甲基酰胺，N,N-二乙基酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜。更优选地，所述的有机溶剂选自以下溶剂的一种：N,N-二甲基酰胺，N,N-二乙基酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜。更优选地，所述的有机溶剂选自N,N-二甲基酰胺，N,N-二乙基酰胺或N-甲基吡咯烷酮。