[發(fā)明專利]一種卷式炭膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810012222.X
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101306327A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王同華;李琳
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01D63/10
• 分類號: B01D63/10;B01D69/00;B32B9/00;B32B3/24
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

1.一種卷式炭膜，其特征在于：卷式炭膜由可卷曲的基膜、過渡層及分離層構(gòu)成，它們是有機的結(jié)合在一起；基膜由多孔支撐體和充滿其表面、孔隙、縫隙中含有填充物的炭材料組成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和很高的機械強度及韌性；過渡層是一層中間層，由含有填充物的炭材料組成；分離層是一層很薄的膜，由純炭材料或含有填充物的炭材料組成，

所述的多孔支撐體是由尼龍過濾網(wǎng)、炭布、炭紙、炭氈、不銹鋼網(wǎng)、鋁網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)或鐵網(wǎng)構(gòu)成；

所述的炭材料是由前驅(qū)體聚合物經(jīng)高溫炭化制成；填充物是由無機納米粒子、無機鹽、金屬顆粒、生物質(zhì)、有機添加劑其中的一種或它們的混合物所組成；

所述的前驅(qū)體聚合物為聚酰胺酸；

所述的填充物無機納米粒子為沸石分子篩、多孔炭、ZnO、NiO、Fe₂O₃、FeO其中的一種；

所述的填充物金屬顆粒為Fe；

所述的填充物無機鹽為碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈣其中的一種；

所述的填充物生物質(zhì)為木屑、木質(zhì)素、稻殼、果殼或秸桿其中的一種；

所述的填充物有機添加劑為聚氨酯、聚乙烯醇縮丁醛、ABS或聚乙烯醇其中的一種，

所述卷式炭膜由基于以下步驟的制備方法得到：

a、在聚酰胺酸中加入一種或多種的上述的填充物，采用共混、溶膠-凝膠或原位合成的方法將它們均勻混合、分散或溶解到溶劑中制成制膜液；填充物的質(zhì)量含量通常控制在質(zhì)量百分比10％～50％；采用超聲波分散或高速攪拌的方法?進(jìn)行分散，超聲波分散時間為1h～2h，高速攪拌時間為1h～5h；

b、采用刮膜、浸漬、刷涂或擠壓的制膜方式，將上述制膜液填充到支撐體的孔隙或縫隙中制成可卷曲的平板復(fù)合膜，經(jīng)溶劑蒸發(fā)、干燥制備出卷式炭膜前驅(qū)體膜；溶劑蒸發(fā)、干燥溫度為80℃～120℃，時間為1h～3h；

c、將上述制成的前驅(qū)體膜直接放入炭化爐中進(jìn)行炭化，或先預(yù)氧化后再放入炭化爐中進(jìn)行炭化，或直接放入炭化爐中先預(yù)氧化后再炭化；制備出卷式炭膜的基膜，炭化工藝條件：升溫速率為0.2℃～10℃/min，炭化終溫為500℃～1000℃，恒溫或停留時間為1h～5h，保護(hù)氣體為氬氣或氮氣；

d、過渡層采用a-c相同的步驟進(jìn)行制備；

e、將聚酰胺酸配制成溶液或加入一種或多種上述填充物后配制成混合溶液作為涂膜液，填充物的質(zhì)量含量通常控制在質(zhì)量百分比10％～30％；采用浸漬、噴涂、超聲沉積或原位沉積的方法將涂膜液均勻涂覆在卷式炭膜的過渡層上制成分離層，經(jīng)溶劑蒸發(fā)、干燥、炭化或預(yù)氧化處理后炭化制備出卷式復(fù)合炭膜；溶劑蒸發(fā)、干燥溫度為80℃～120℃，時間為1h～3h；炭化工藝條件：升溫速率為0.2℃～5℃/min，炭化終溫為500℃～800℃，恒溫或停留時間為2h～5h，保護(hù)氣體為氬氣或氮氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷式炭膜，其特征在于：沸石分子篩為β型、Y型、T型、SBA-15、MCM-41或MCM-48其中的一種；多孔炭為CMK-3、碳納米管、多孔石墨或活性炭其中的一種。?