[发明专利]一种透气辊、滴液排孔装置及纳米纤维复合膜的制备方法

说明书

本发明提供一种透气辊、滴液排孔装置及纳米纤维复合膜的制备方法，通过滴液排孔装置从布料上方往布料表面均匀的滴加足量粘合溶液，滴落在复合布料上之后，由于透气辊内部的负压作用，会透过复合布料，均匀包覆于复合布料内部的纤维表面，让纳米纤维膜和衬底基材得到有效粘合，同时在粘合过程中可能产生的透过复合布料的过量粘合溶液也会在负压作用下进入到透气辊内部，从而避免了过量粘合溶液会残留在纳米纤维复合膜内部缝隙中对纳米纤维复合膜的过滤性能造成影响。本发明采用非接触式给液不会破坏纳米纤维膜的孔隙结构，最终得到的纳米纤维复合膜保留了优异过滤性能且机械强度较高。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉透气辊、滴液排孔装置及纳米纤维 复合膜的制备方法。

背景技术

目前，水资源越来越短缺，水溶液的净化重复利用显得尤为重要。水 溶液净化过滤如海水淡化、污水废水处理等都需要用到高效节能的膜材 料。膜法水处理技术与传统水处理方法相比，由于具有成本较低、分离精 度高、投资少、易于操作和管理、对环境二次污染小等优点，在净水和污 水处理与回用中有很好的应用前景，膜法水处理逐渐成为市场的发展趋 势。

目前常用的膜主要有以下几种类型：微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、 纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等。微滤膜(MF)的过滤精度为0.1-10μm， 可以去除悬浮颗粒、细菌、部分病毒及大尺度胶体；超滤膜(UF)的过 滤精度为0.002-0.1μm，用于去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物； 纳滤膜(NF)的过滤精度为0.001-0.003μm，用于去除多价离子、部分一 价离子和分子量200-1 000D的有机物；反渗透膜(RO)的过滤精度为 0.0004-0.0006μm，用于去除溶解性盐及分子量大于100D的有机物。商用 的各种膜在实际的使用过程中，为了在不破坏膜结构前提下达到更高的水 通量，即让更多的待处理液体通过膜，需要在膜两侧提供一个工作静压差， 随着处理膜过滤精度的提高，膜上孔径越来越小，所需的操作压力也越来 越大。微滤膜(MF)的操作压力为0.01-0.1MPa，超滤膜(UF)和纳滤 膜(NF)的操作压力为0.1-0.5MPa，反渗透膜(RO)的操作压力则高达 1-10MPa。这些操作压力不但使得操作流程更加复杂，增加了处理过程的 能耗，而且对膜的使用寿命也存在一定的影响。

与传统商用膜相比，静电纺丝纳米纤维膜具有其独特的优势。比如， 在静电纺丝纳米纤维基膜上涂层容易实现，且涂层平整，涂层质量好；纳 米纤维直径在几十到几百纳米范围内可调；孔径分布均匀，大小可以自由 调节，从而实现从微滤膜到纳滤膜的过滤精度调控；最重要的是孔隙率高， 且空隙结构相互贯通，有利于流体在其中的流动，显著提升了薄膜的水通 量，静电纺丝纳米纤维无纺布基材的水通量要比传统复合膜所用基膜高1000-10000倍。综上，纳米纤维膜在保证过滤精度的前提下，可以有效克 服传统商用膜操作难度大的问题。但是，静电纺丝纳米纤维膜厚度一般较 薄，缺乏足够的机械强度，所以，在实际使用过程中仍有一些问题需要解 决。

专利申请号为CN201410457668.9的发明专利公布一种纳米纤维膜， 由混合物经静电纺丝得到；所述混合物包括热塑性弹性体和溶剂。该发明 提供的纳米纤维膜采用热塑性弹性体为主要原料，经静电纺丝得到，该发 明提供的纳米纤维膜在静电纺丝后无需热压，即可具有较高的强度，从而 避免了在热压过程中的堵孔现象，使得到的纳米纤维膜具有较好的透气性 能，该发明提供的纳米纤维膜的强度最高可达42MPa，断裂伸长率可达470％左右，但是该发明纳米纤维膜的强度主要取决纤维膜本身的厚度， 且材质为热塑性弹性体，是对材质本身进行的改进，制备方法复杂，投入 成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米纤维复合膜的制备方法， 解决将过滤性能优异的静电纺丝纳米纤维膜用于实际水处理时的机械强 度问题。本申请制备的纳米纤维复合膜机械强度主要由衬底提供，纤维膜 可任意厚度，衬底的强度可以根据使用条件自由选择，一般要求大于20 N/m。