[發(fā)明專利]一種含有取向性碳納米管的中空纖維正滲透復(fù)合膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010180890.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111298666B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙海洋;何明清;連培聰;張林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍火箭軍工程設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): B01D71/76
• 分類號(hào): B01D71/76;B01D69/12;B01D69/08;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/00
• 代理公司: 北京中知星原知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

本發(fā)明提供一種含有取向性碳納米管的中空纖維正滲透復(fù)合膜及其制備方法，所述復(fù)合膜包括中空纖維膜構(gòu)成的底膜以及覆蓋在所述底膜上方的致密屏障層，所述底膜中含有改性碳納米管，并且，與所述致密屏障層接觸的表面經(jīng)等離子體或濕法刻蝕露出取向排布的碳納米管，該取向排布的碳納米管一端埋藏在所述底膜中，另一端伸入到所述致密屏障層中。所述復(fù)合膜內(nèi)碳納米管的密度和分布可控，可以實(shí)現(xiàn)碳納米管在膜材料中的取向性排布，有利于顯著提高分離性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種制備含有取向性碳納米管的中空纖維正滲透復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

膜分離是以篩分為原理，以壓力為驅(qū)動(dòng)的分離過(guò)程。該過(guò)程不涉及相變，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，近年來(lái)在分離領(lǐng)域備受關(guān)注。該過(guò)程所用分離膜可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱源及高分子有機(jī)物質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。有機(jī)中空纖維膜因形似纖維，具有自支撐作用，與平板膜相對(duì)，具有比表面積大、分離效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易清洗等特點(diǎn)。中空纖維膜作為底膜，進(jìn)一步制備更為致密的正滲透膜，用于脫鹽、污水處理等。中空纖維正滲透膜在使用過(guò)程中還存在通量有限、機(jī)械穩(wěn)定性差、易發(fā)生斷絲等問(wèn)題。

碳納米管具有天然的一維中空通道，常用作分子通道高效傳遞水分子，被越來(lái)越多地嘗試用于分離領(lǐng)域。例如，公開號(hào)為CN101791522B的專利文獻(xiàn)公開了一種含碳納米管的復(fù)合反滲透復(fù)合膜的制備方法，在合成聚酰胺膜的單體溶液中添加碳納米管，通過(guò)浸漬法制備含碳納米管的雜化反滲透復(fù)合膜。該膜利用碳納米管獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)和良好的水通道作用，在保持反滲透膜截留率的同時(shí)，大大提高膜的通量。Amini等[Amini M,JahanshahiM,Rahimpour A.Synthesis of novel thin film nanocomposite(TFN)forward osmosismembranes using functionalized multi-walled carbon nanotubes[J].Journal ofmembrane science,2013,435:233-241.]在制備過(guò)程中將氨基化的碳納米管加入水相，最終得到了性能良好的正滲透膜，水通量提高了160％。

碳納米管可被用于增強(qiáng)中空纖維膜的分離特性，并改善其機(jī)械穩(wěn)定性。Goh等[GohK,Setiawan L,Wei L,et al.Fabrication of novel functionalized multi-walledcarbon nanotube immobilized hollow fiber membranes for enhanced performancein forward osmosis process[J].Journal of membrane science,2013,446:244-254.]將功能化碳納米管沉積在中空纖維膜表面，并通過(guò)化學(xué)處理實(shí)現(xiàn)固定化，所得復(fù)合膜的正滲透特性明顯改善，水透過(guò)系數(shù)提高了44％，水通量提高了30％。