[发明专利]一种含有取向性碳纳米管的中空纤维正渗透复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含有取向性碳纳米管的中空纤维正渗透复合膜，所述复合膜包括中空纤维膜构成的底膜以及覆盖在所述底膜上方的致密屏障层，所述底膜中含有改性碳纳米管，并且，与所述致密屏障层接触的表面经等离子体或湿法刻蚀露出取向排布的改性碳纳米管，该取向排布的改性碳纳米管一端埋藏在所述底膜中，另一端伸入到所述致密屏障层中。

2.权利要求1所述的中空纤维正渗透复合膜，所述中空纤维膜由改性碳纳米管、膜基质、发泡剂与溶剂经纺丝制备得到，壁厚为20~60μm。

3.权利要求1所述的中空纤维正渗透复合膜，所述致密屏障层由多元苯胺和多元酰氯的界面聚合形成，膜厚为200nm~1μm。

4.权利要求1或2所述的中空纤维正渗透复合膜，所述改性碳纳米管的长度为500nm~1μm，所述改性碳纳米管伸入到所述致密屏障层中的长度为150~400nm。

5.权利要求2所述的中空纤维正渗透复合膜，所述膜基质为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种；所述溶剂选自N-N二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基亚砜中的一种或多种，所述发泡剂选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。

6.一种含有取向性碳纳米管的中空纤维正渗透复合膜的制备方法，包括如下步骤：（1）配置含有改性碳纳米管、膜基质、发泡剂和溶剂的铸膜液；（2）由所述铸膜液湿法纺丝制得中空纤维膜；（3）通过等离子体刻蚀或者湿法刻蚀，对所述中空纤维膜的一个表面进行刻蚀，使得该表面留下取向的改性碳纳米管，从而得到具有取向的改性碳纳米管的中空纤维膜表面；（4）在所述具有取向的改性碳纳米管的中空纤维膜表面，通过多元苯胺和多元酰氯的界面聚合形成致密屏障层，获得含取向性碳纳米管的中空纤维正渗透复合膜。

7.权利要求6所述的制备方法，其中，步骤(1)中所采用的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一者或两者的混合物，所采用的碳纳米管的改性处理方法有羟基化、羧基化或氨基化。

8.权利要求6或7所述的制备方法，所述铸膜液中改性碳纳米管的质量浓度为0.1~5%，并且改性碳纳米管质量占膜基质质量的0.5-10%。

9.权利要求6或7所述的制备方法，步骤(3)中所采用的刻蚀为湿法刻蚀，刻蚀过程中刻蚀液的冲洗速度为5mL/min~50mL/min，冲洗时间为3-10min，所得含有取向性碳纳米管的中空纤维正渗透复合膜平均每平方微米含有2-8个取向的改性碳纳米管。

10.权利要求6或7所述的制备方法，所述的膜基质为聚砜或聚醚砜，所述的改性碳纳米管为甲酸、乙酸或草酸酸化的碳纳米管，或者为氨基处理的碳纳米管，对应的刻蚀溶剂为四氢呋喃、二甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺与水的混合溶剂。

11.权利要求9所述的制备方法，所述的膜基质为聚砜或聚醚砜，所述的改性碳纳米管为甲酸、乙酸或草酸酸化的碳纳米管，或者为氨基处理的碳纳米管，对应的刻蚀溶剂为四氢呋喃、二甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺与水的混合溶剂。

12.权利要求10所述的制备方法，对应的刻蚀溶剂为溶剂I和溶剂II以及水组成的混合溶剂，所述溶剂I为四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲亚砜中的一种或两种，所述溶剂II为二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或两种，且其中溶剂I：溶剂II：水的体积比为10~20：10~20：60-80。

13.权利要求1-5任一项所述的中空纤维正渗透复合膜或权利要求6-12任一项所述的制备方法制备得到的中空纤维正渗透复合膜用于脱盐或污水处理的用途。