[发明专利]一种分离过滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种分离过滤膜及其制备方法和应用，所述分离过滤膜包括基材层以及位于基材层至少一侧的多孔膜层，所述多孔膜是由纳米纤维素纤丝和聚电解质材料形成的，所述基材为静电纺丝膜。本发明通过聚电解质与纳米纤维素表面上的基团的化学作用，用涂布或浸润的方式与基材进行复合，通过烘烤干燥制备了分离过滤膜。本发明利用纳米纤维素纤丝和聚电解质材料相互配合在静电纺丝膜上形成多孔膜，聚电解质材料有利于促使纳米纤维素纤丝凝胶化，且自身可成膜，二者相互配合，协同作用得到孔径可控的多孔膜。制备原料来源丰富，步骤少，易于达到孔径可控的目的，比较容易实现大规模工业化，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种分离过滤膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种孔径可控分离过滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

天然植物或细菌纤维素经过由四甲基哌啶氮氧化物为催化剂，次氯酸钠为氧化剂的进行选位氧化，可制备纳米纤维素纤丝。制备出的纤丝表面由于氧化而带有一定量的羧基(以羧酸钠形式在水中电离解)而带负电，因此制备出的纳米纤维素纤丝是以水分散液存在的。一定浓度下的纳米纤维素纤丝分散液在遇到氢离子或多价阳离子时，就会聚集而成为凝胶。

目前以纳米纤维素纤丝分散液来制备微滤和超滤分离过滤膜的方法，都是采用能提供氢离子的无机酸液如盐酸等为浸泡液对基材进行浸润，再将纳米纤维素纤丝分散液涂布在酸液浸润后的基材上。由于分散液从基材中获取氢离子而聚集，从而在基材的表面形成一层凝胶，当凝胶经烘烤干燥后，纳米纤维素纤丝在基材的表面形成多孔的薄膜。由于无机酸液对金属设备造成非常大的腐蚀性，同时对空气和环境形成污染。

因此，在本领域中，期望开发一种新的分离过滤膜及其制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分离过滤膜及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种分离过滤膜，所述分离过滤膜包括基材层以及位于基材层至少一侧的多孔膜层，所述多孔膜是由纳米纤维素纤丝和聚电解质材料形成的，所述基材为静电纺丝膜。

在本发明中，利用纳米纤维素纤丝和聚电解质材料相互配合在静电纺丝膜上形成多孔膜，聚电解质材料有利于促使纳米纤维素纤丝凝胶化，因此，如果不使用聚电解质材料，则无法使得纳米纤维素纤丝凝胶化进而成膜，如果不使用纳米纤维素纤丝，聚电解质材料虽然自身可成膜，但是其成膜后膜的孔径较小，不易于孔径的调节，因此二者相互配合，协同作用得到孔径可控的多孔膜，此外聚电解质的加入也可以对多孔膜的强度起到增强的效果，使得最终得到的分离过滤膜的机械强度、稳定性和环境适应性得到改善。

在本发明中，所述“位于基材层至少一侧”是指多孔膜层可以为位于基材层一侧，即位于基材层上侧或下侧(或表述为上方或下方)，也可以位于基材层两侧。

优选地，所述纳米纤维素纤丝为通过化学氧化法制备得到的纳米纤维素纤丝；优选通过四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化法制备得到的纳米纤维素纤丝。所述纳米纤维素纤丝表面带负电，在溶液或分散液中遇到氢离子或其他阳离子时可以聚集形成凝胶。

优选地，所述纳米纤维素纤丝的纤维直径为6-10nm，长度为300-1000nm。例如所述纳米纤维素纤丝的纤维直径可以为6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm或10nm，长度可以为300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1000nm。

在本发明中，根据纳米纤维素纤丝的原料来源不同，其纳米纤维素纤丝的直径以及长度会有所不同，为了更好地配合聚电解质得到适当孔径的多孔膜，也为了与下层的静电纺丝膜相适应，优选本发明所述直径为6-10nm、长度为300-1000nm的纳米纤维素纤丝。