[發明專利]一種微濾膜及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202010535026.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111531174B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 桂萬元;林均品;欒本利
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/10;B22F3/02;B22F3/24;C22C30/00;C22C38/06;C22C38/12;C23C16/06;B01D61/18;B01D61/14;B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

本發明提供一種微濾膜及其制備方法、應用，屬于膜分離技術領域。其中，微濾膜的制備方法包括：對預設的多種金屬粉末進行混合并壓制成型，以得到壓坯，對壓坯進行多階段燒結處理，并控制燒結升溫速率處于預設的燒結升溫速率范圍內，得到微米級多孔支撐體，并在微米級多孔支撐體上構筑納米級三維網狀結構，以得到微濾膜。本發明通過控制燒結過程可以獲得微米級多孔支撐體，通過化學氣相沉積、控制氧化、以及化學反應可實現在微米級多孔支撐體上構筑納米級三維網狀結構，形成微米/納米雙孔徑的微濾膜，以實現對不同粒徑的待過濾粒子進行處理，且耐高溫、耐酸堿腐蝕，并具有很高的過濾效果以及較長的使用壽命，可適用于常溫或高溫條件下。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種微濾膜、一種微濾膜的制備方法以及一種微濾膜的應用。

背景技術

微濾技術是以壓力差為推動力，以多孔材料為分離介質進行料液各組分分離的過程，微濾工藝不但可以去除水中大部分懸浮物、膠體、病毒、細菌等物質，而且可以有效去除高溫煙氣中各種粒徑的雜質粒子。由于微濾膜分離技術具有操作壓力低、無毒副產物，已經被廣泛應用于工業廢水、市政污水及能源電力行業。微濾技術作為解決水資源、環境、能源等領域重大問題的關鍵共性技術。

目前，工業化應用的微濾膜材料包括以下三類：高分子多孔材料、陶瓷多孔材料以及金屬多孔材料，然而此三類傳統多孔材料存在諸多缺陷：如高分子多孔材料存在抗高溫高壓性能差、不耐酸堿腐蝕、不耐有機溶劑等問題；陶瓷多孔材料存在嚴重的脆性以及難以焊接的問題；金屬多孔材料存在抗高溫氧化性差與抗酸堿腐蝕性能差的問題，極大地限制了此三類多孔材料的廣泛應用。例如，一些企業均采用不易降解、摩擦系數低、耐腐蝕性強、耐輻照性能好、疏水性強的中空聚偏氟乙烯(PVDF)制備高分子微濾膜，然而此類微濾膜玻璃化溫度低，壽命短，回收再利用困難等問題。針對上述問題，當前微濾膜的研究仍然是基于對現有材料進行表面改性處理，從而提高多孔材料強度、抗污染、以及抗酸堿腐蝕等性能，然而收效甚微。

另外，微濾膜作為一種新型分離技術，還存在過濾精度不足的問題，難以有效截留一些分子量較小，直徑遠小于膜孔的污染物，在污水處理過程中，通常還需要采用混凝加微濾的處理工藝或者通過往水中添加活性炭來吸附小分子污染物，再通過微濾膜處理將活性炭過濾除去。雖然可以有效去除小分子污染物，但過程較繁瑣，分步處理費時費力，而且容易造成顆?；钚蕴吭谀け砻娑逊e，造成微濾膜污染從而縮短微濾膜的使用壽命。以及，現有技術中的微濾系統有的采用樹枝狀纖維膜絲替代線狀纖維的方式來提高微濾膜的過濾精度，用于去除茶與飲料中的懸浮物和果膠，獲得了良好的過濾效果。但是此類膜材料存在玻璃化溫度低，抗化學污染性差等問題，極易造成微濾膜的破損，細菌、病毒等污染物就會通過破損的膜面導致出水水質下降，嚴重危害人類的身體健康。此外，微濾膜還存在高溫抗氧化、抗腐蝕性能差的缺陷，難以在高溫腐蝕等惡劣工況下長時間服役。目前此類應用多采用陶瓷微濾膜，然而陶瓷微濾膜存在嚴重的脆性，導致其工業事故頻頻發生。

因此，針對上述問題，很有必要提出一種新的微濾膜及其制備方法，以有效控制微濾膜的孔徑大小，并提高微濾膜的過濾精度，還同時滿足高溫腐蝕等惡劣工況使用的條件。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種微濾膜、一種微濾膜的制備方法以及一種微濾膜的應用。

本發明的一方面，提供一種微濾膜的制備方法，具體步驟包括：

對預設的多種金屬粉末進行混合并壓制成型，以得到壓坯；

對所述壓坯進行多階段燒結處理，并控制燒結升溫速率處于預設的燒結升溫速率范圍內，得到微米級多孔支撐體，并在所述微米級多孔支撐體上構筑納米級三維網狀結構，以得到所述微濾膜。

可選的，所述對所述壓坯進行多階段燒結處理，并控制燒結升溫速率處于預設的燒結升溫速率范圍內，得到微米級多孔支撐體，包括：