[发明专利]一种纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于过滤膜材料技术领域，公开了一种纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜及其制备方法和应用，所述复合滤膜是将纤维素原料加入到‑5～‑15℃的碱性混合溶液中，形成纤维素悬浮液，然后在室温下搅拌溶解，得到纤维素溶液；在高速均质分散条件下，将纤维素溶液滴加到碱性水溶液中，得到纳米纤维素分散液，用水稀释后过滤制得。本发明制备工艺简单快速，所得纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜，其形成了纳米孔表层/微米孔支撑层的二级结构，该复合滤膜性能优良且过滤性能可控，能兼顾分离效率和分离通量，实现基于乳液液体自身重力的分离。

技术领域

本发明属于过滤膜材料技术领域，更具体地，涉及一种纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

工业生产和日常生活产生的含油废水对自然环境和生态平衡危害极大，严重污染水体资源，激化我国水资源短缺的现实矛盾。此外，频发的原油泄漏事件更是对海洋和近海岸的生态环境造成不可估量的影响。因此，高效的油水分离技术显得尤为重要和迫切，是工业界和科学界关注的热点。油水混合物可通过重力、离心等传统方法实现分离，但这些方法用于分离油水乳液时效率低下，甚至不能达到分离的目的。相较于外加电场或化学剂等破乳方法，膜分离技术工艺简单，能够同时完成破乳和分离过程，是目前油水乳液分离的主要方法。但是分离通量低、膜表面孔道易被污染或堵塞、成本高昂等问题制约着膜分离技术在油水分离工业领域的应用。

分离油水乳液时，超滤膜的分离效率高，但存在分离通量低的问题，而微滤膜的分离通量高，但存在分离效率低的问题。因此，构建表层微纳孔-支撑层微米孔的多层级结构膜是解决油水乳液分离时存在的分离效率和分离通量矛盾的有效途径。CN107583472A公开了一种纳米纤维素/滤纸复合过滤膜材料的制备方法，主要通过纳米纤维素和基材滤纸进行层级复合或嵌入式复合方式，实现了高通量和高截留率的目的。然而，其获得纳米纤维素的方法是TEMPO氧化结合机械处理，纳米纤维素的制备工艺复杂，能耗高，制备成本高，不利于推广实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，本发明首要目的在于提供一种纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜。该复合滤膜性能优良，过滤性能可控。用于油水乳液的分离时可获得高分离效率和通量。

本发明的另一目的在于提供上述纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜的制备方法。该方法制备工艺简单快速。

本发明的再一目的在于提供上述纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜，所述复合滤膜是将纤维素原料加入到-5～-15℃的碱性混合溶液中，形成纤维素悬浮液，然后在室温下搅拌溶解，得到纤维素溶液；在高速均质分散条件下，将纤维素溶液滴加到碱性水溶液中，得到纳米纤维素分散液，用水稀释后过滤制得。

优选地，所述碱性水溶液中碱为氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾中的一种以上；所述纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜中纳米孔表层负载的纳米纤维素量为0.5～5g/m²。

优选地，所述碱性混合溶液为氢氧化钠-尿素、氢氧化钠-硫脲、氢氧化锂-尿素或氢氧化锂-尿素硫脲。

更为优选地，所述碱性混合溶液中氢氧化钠或氢氧化锂的浓度为5～10wt％；尿素或硫脲的浓度为5～15wt％。

优选地，所述纤维素悬浮液的浓度为1～8wt％；所述碱性水溶液的浓度为0.5～7wt％。

优选地，所述纤维素原料为化学浆纤维、回收废纸纤维、微晶纤维素或棉花。

所述的纳米孔表层/微米孔支撑层的复合滤膜的制备方法，包括如下具体步骤：