[发明专利]一种纳米纤维过滤薄膜及其制备方法和装置

说明书

本发明公开了一种纳米纤维过滤薄膜及制备方法和装置，属于净化技术领域，过滤薄膜包括若干均匀分布的氮化硼纳米片(BNNSs)和若干长条状的纳米陶瓷纤维；制备方法包括将六方氮化硼(h‑BN)进行高能球磨后超声分散，制备出BNNSs；以聚合物前驱体溶液、BNNSs和纳米纤维为原料，制备纳米纤维与BNNSs复合物；将所述步骤二制备的纳米纤维与BNNSs复合物进行真空热处理并冷却至室温，得到纳米纤维过滤薄膜。本发明还提供了制备纳米纤维过滤薄膜的装置，本发明结合BNNSs与纳米陶瓷纤维耐水洗、耐高温和可重复利用的特点，所制备的纳米过滤薄膜能有效实现纳米级微粒的分离。与现有过滤薄膜材料相比，在提高过滤性能的同时拥有更高的经济性与实用性，具有较高的应用价值与市场前景。

技术领域

本发明涉及净化技术领域，尤其涉及一种纳米陶瓷纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

废水处理问题近几年来成为了环境治理的重中之重，其中油性因子、有机物以及重金属离子的过滤一直是传统过滤技术亟待解决的难题。以活性炭为代表的传统过滤材料存在价格高、再生性差等缺点，因而难以实现大规模应用。因此，开发成本低、吸附能力强和去除效率高的吸附材料具有重大的意义。

BNNSs比表面积大，可有效吸附有机物、油性因子以及重金属离子，吸附能力可达到纳米级。此外，其高温稳定性好，可通过焚烧法或有机溶剂溶解法去除吸附的杂质并且保持结构稳定不变形，实现重复利用。因此，BNNSs在净化领域具有极大的应用潜力。传统的过滤薄膜通常采用有机纤维作为过滤材料的支撑网，而有机纤维热稳定性差、不耐火。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明首先提供了一种纳米纤维过滤薄膜，该纳米纤维过滤薄膜高温稳定性好，在对吸附的油性杂质进行高温焚烧去除后，其仍可保持结构稳定，具有可重复利用的特点。

本发明又提供了一种纳米纤维过滤薄膜的制备方法，该方法采用超音速纺丝技术，以BNNSs与纳米陶瓷纤维为原料制备纳米过滤薄膜，制备的过滤薄膜吸附能力强、易循环使用且成本低，在污水净化等领域有着广阔的应用前景。

最后，本发明提供了一种实现纳米纤维过滤薄膜的制备方法的装置，该装置可以实现对纳米纤维过滤薄膜的加工。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种纳米纤维过滤薄膜，包括氮化硼纳米片（BNNSs）和纳米陶瓷纤维；所述BNNSs和纳米陶瓷纤维均匀分布，其中， BNNSs的厚度为20~50 nm，BNNSs尺寸为300×600~700×700 nm²。

进一步的，所述纳米陶瓷纤维的直径为40~800 nm；纳米陶瓷纤维为长条状。

一种纳米纤维过滤薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将六方氮化硼（h-BN）进行高能球磨后超声分散，制备出BNNSs；

步骤二：以聚合物前驱体溶液、BNNSs和纳米纤维为原料，制备纳米纤维与BNNSs复合物；

步骤三：将所述步骤二制备的纳米纤维与BNNSs复合物进行真空热处理并冷却至室温，得到纳米纤维过滤薄膜。

进一步的，步骤一中，采用高能球磨加超声分散的方法，具体为：将h-BN原位剥离为BNNSs，高能球磨以乙醇作为分散剂， h-BN与乙醇的质量比为8:1~10:1，球磨时间为30~60 min，转速为300~400 rpm。

进一步的，步骤一中，超声分散时间为80-120 min。