[发明专利]复合多孔结构的制备方法及复合多孔结构

说明书

本发明提供一种复合多孔结构的制备方法及复合多孔结构。该制备方法包含以下步骤：步骤(a)：齐备一具有多个孔洞的多孔基材，该多孔基材具有相对的第一表面和第二表面；以及步骤(b)：持续通入一冷却流体，使该冷却流体接触所述多孔基材的第一表面并通过这些孔洞至所述第二表面，同时利用一热源使一涂层原料形成多个熔融态颗粒，将这些熔融态颗粒喷涂至所述多孔基材的第二表面，于所述多孔基材的第二表面上形成一具有多个微孔的涂层，得到所述复合多孔结构；其中，所述涂层原料为有机高分子涂层原料或无机涂层原料。本发明也提供一种由前述方法所制备的复合多孔结构。

技术领域

本发明是有关一种复合多孔结构及其制备方法，尤指一种用于膜分离的复合多孔结构及其制备方法。

背景技术

薄膜分离技术是在驱动力的存在下，利用物质通过薄膜的差异性，以达到分离、浓缩或纯化等目的，其具有选择性高、操作简便、节省能源及易于放大等优点，因此近年来广泛应用于各种产业，尤其是精密化学工业、食品工业、污染防治、生医工程及生物技术等领域的需求迅速成长。

以多孔薄膜可阻挡的颗粒尺寸区分为：微过滤、超过滤、纳米过滤及逆渗透。微过滤(microfiltration，MF)是利用膜孔介于0.2微米(μm)至10微米的多孔薄膜，在压力驱动下，阻挡直径大于膜孔的颗粒物，例如水中的细菌或悬浮粒子；超过滤(ultrafiltration，UF)是利用膜孔介于10纳米(nm)至100纳米的多孔薄膜，使用压力差为驱动力，阻挡溶液中分子量介于1,000道尔顿(dalton，Da)至500,000Da的大分子溶质，达到分离溶剂或小分子的效果，适用于废水回收、制药、蛋白质分离浓缩等领域；纳米过滤(nanofiltration，NF)是介于超过滤和逆渗透之间的膜分离程序，适合阻挡尺寸大于1nm以上或分子量介于200Da至1000Da之间的物质，例如重金属离子或高价数的盐类，可用于去除工业上的金属离子或淡化海水；逆渗透(reverse osmosis，RO)是利用膜孔介于1埃至的多孔薄膜，仅能让纳米尺寸以下的小分子通过，主要应用于超纯水的制造。

多孔薄膜的材料可分为有机多孔薄膜、无机多孔薄膜或有机和无机混合的多孔薄膜；其中，无机多孔薄膜具有耐高温、耐酸碱、以及高机械稳定性等优点，因此无机多孔薄膜成为薄膜分离技术的发展重点。一般制备无机多孔薄膜的方法例如：(1)溶胶-凝胶法(sol-gel)、(2)固态烧结法、(3)化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)等，但前述方法皆须经由繁复的制备步骤，致使制备时间冗长、增加经济成本，且因工艺需求而必须限制原料种类(例如CVD需使用可气化的原料才能进行反应)；再者，前述方法在前驱物质的制备时常使用有害的溶剂或有机金属化合物，恐会造成环境污染，不合乎现在社会的环保诉求。

为了解决上述问题，目前已有人提出以热熔射法(thermal spray)制备无机多孔薄膜。热熔射法是利用热源将涂层材料迅速加热后形成熔融态颗粒，再经由高速射流的带动下撞击基材表面形成涂层；而所述颗粒的高温气化该基材表面的液体并形成蒸汽，由蒸汽贯穿涂层造孔，藉此形成一多孔薄膜。虽然使用热熔射法制备多孔薄膜可简化制膜程序，制备时间大幅缩短，然而，现有的热熔射法所制得的多孔薄膜，其孔洞尺寸不一，孔径大小分布过广，导致阻挡效率差。

发明内容

有鉴于现有的多孔薄膜或其制备方法存在技术缺陷，本发明的目的在于提供一种复合多孔结构的制备方法，其工艺简单而能符合成本效益，进而更具商业实施的潜力。

本发明的另一目的在于提供一种复合多孔结构的制备方法，其可制得阻挡效率达到99％以上的复合多孔结构。