[發明專利]一種新型三元混合基質全熱交換膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110047653.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112870991B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 薛立新;萇現;李士洋;張秀敏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種新型三元混合基質全熱交換膜及其制備方法，所述膜的基質功能層由無機鹽、粘土礦物、高聚物組成，其中所述無機鹽為氯化鈣、氯化鋰、氯化鈉的一種或多種的混合物；所述粘土礦物為高嶺土、蒙脫土、伊利石中的一種或多種的混合物；所述高聚物為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的混合物。本發明的膜具有高透濕性和高氣體阻隔性，主要應用于空氣全熱回收，空調暖通能量回收，水處理技術，空氣除濕與熱濕回收，化工環保領域。

技術領域

本發明屬于透濕阻氣與熱回收領域，具體涉及到一種新型三元混合基質全熱交換膜及其制備方法。

背景技術

研究數據表明，我國電力能源消耗近三分之一用于居民樓及商城，而在其中又有將近一半的電力用于空調。在空調的頻繁使用過程中，通風顯得極為重要，出于節約能源，保護環境和身體健康的角度，使用全熱交換節能原理的通風系統在保持人體健康和節能方面發揮著重要作用。利用室外新鮮空氣交換室內污染空氣來改善室內空氣質量的同時，為了減少調節新鮮空氣溫度所需的能量，科學家們設計了全熱交換器作為節能型新風系統的核心裝備來使室外新鮮空氣與室內污染空氣之間進行能量回收。隨著膜技術的快速發展，以膜為熱回收介質的全熱交換器在某些無機高分子的雜化改性下，在保障通風效果的前提下，能達到很好能量回收以及病菌阻隔效果。

全熱交換器是通過全熱交換膜作為媒介，通過顯熱交換和潛熱交換獲得高效率的回收。顯熱交換無傳質過程，僅使新風和排風通過能量傳遞，從而發生溫度的變化；而潛熱交換則是在新風和排風之間發生水蒸汽質量交換，從而調節空氣中水汽濃度，引起水汽潛熱的增加或減少，達到節能的目的。由于空氣中水蒸氣的汽化潛熱很高，所以在濕空氣中的能量比重較大。因此，室內外空氣的全熱交換的潛熱貢獻率遠遠大于顯熱貢獻率。因此，為了提高全熱交換器的能量回收率，增加全熱交換膜的透濕阻氣性能是重要的研究方向。

就目前而言，全熱交換設備的核心部件全熱交換膜大多采用商業的紙膜，這種膜存在以下缺點：1、紙膜是一種全透膜，不能有效阻隔CO₂氣體，同時力學性能差；2、紙膜不阻燃，并且在使用中容易發霉，對空氣造成二次污染；3、透濕性和氣體阻隔性兩者之間存在的“trade-off”。

發明內容

本發明的目的是克服目前存在的不足，提供一種新型三元混合基質全熱交換膜及其制備方法。

本發明的第一方面，提供一種全熱交換膜，包含：

一種新型三元混合基質全熱交換膜，其特征在于，所述膜的基質功能層由無機鹽、粘土礦物、高聚物組成，其中所述無機鹽為氯化鈣、氯化鋰、氯化鈉的一種或多種的混合物；所述粘土礦物為高嶺土、蒙脫土、伊利石中的一種或多種的混合物；所述高聚物為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的混合物；所述無機鹽、粘土礦物、高聚物的質量比為1：1：10～25。

在另一優選例中，所述無機鹽的質量為0.4g～2.4g，所述粘土礦物的質量為0.4g～2.4g，所述高聚物的質量為4g～10g。

本發明的第二方面，提供前述的新型三元混合基質全熱交換膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備均勻的粘土礦物分散液，所述粘土礦物為高嶺土、蒙脫土、伊利石中的一種或多種的混合物；

(2)在步驟(1)得到的分散液中添加無機鹽和高聚物混合均勻，得到鑄膜液，所述無機鹽為氯化鈣、氯化鋰、氯化鈉的一種或多種的混合物；所述高聚物為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的混合物；

(3)將步驟(2)得到的鑄膜液制成膜，得到以該膜為三元混合基質功能層的全熱交換膜。

在另一優選例中，所述鑄膜液中所述無機鹽、粘土礦物、高聚物的質量比為1：1：10～25。