[發明專利]一種具有吸附性能的多孔分離膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110067742.6
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN114797484B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉軼群;朱雪洋;潘國元;張楊;于浩
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/10;B01D71/16;B01D71/42;B01D71/68;C02F1/28;C02F1/44;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

本發明公開了一種具有吸附性能的多孔分離膜及其制備方法和應用。所述多孔分離膜包括聚合物層和任選的支撐層，其中，所述聚合物層的表面與內部為由聚合物纖維交織形成三維纖維骨架結構，并由此形成互相貫通的三維網絡孔結構，在所述聚合物層中均勻分散有吸附劑。本發明不但可以降低吸附劑的使用成本而且可以解決在吸附過程中容易團聚易造成二次污染的問題，同時也大大提高分離膜的吸附性能。

技術領域

本發明涉及膜吸附領域，具體地說，是涉及一種具有吸附性能的多孔分離膜 及制備方法和應用。

背景技術

我國的工業生產得到了飛速的發展，其中有色金屬冶煉、石油化工、電解 電鍍行業發展迅速，這些工廠排放出了大量含金屬污染物的廢水。這些重金屬 一旦進入環境水體后，很難通過水體的自凈能力完全消除，而且還會通過食物 鏈的富集作用，引發急性的食物中毒或機體組織的積累性中毒，從而危害到人 類的健康。化妝品、印刷、紡織、化工加工與制造業，每年也排放著大量含有 染料的污水。染料的分子結構大多數是含有芳香環的芳香族的化合物，一般具 有致畸，致癌，不易降解等特性。而且染料的著色度較大，水體一旦被染料污 染，不僅它的組成成分變得復雜，而且水質和透光度也有所下降，對水生的動 物及微生物生存構成威脅。重金屬離子和有機染料的肆意排放對環境水體的破 壞十分嚴重，為實現污水達標排放，研發優異的吸附材料，對環境可持續發展 的意義十分重大。

從水中分離去除污染物的方法有很多種，大致可以分為化學沉淀法、膜分 離技術、沉淀法、生物修復法等。近幾十年來，膜技術因其占地面積小、效率 高、穩定性好、操作簡便、能耗相對較少得到了迅速的發展。膜的性能主要取 決于膜的結構，包括孔徑、厚度、粗糙度和親水性，及其化學性質包括即交 聯、官能團反應等。其分離污染物的過程簡單來說就是當污染物流經分離膜， 一部分成分被阻止通過，同時一部分成分允許通過，通過膜的部分稱為滲透或 產物，剩余部分稱為濃縮物或排出物。這樣就達到了分離去除的目的。一般而 言，分離膜的吸附過程主要分四步：(1)污染物滲透并大量擴散到膜孔和指狀 層中；(2)膜內部納米吸附劑的絡合作用；(3)吸附劑界面上污染物的轉 移；以及最后達到(4)平衡階段。

膜分離技術去除水中污染物的工藝過程在專利CN107321319A中有介紹， 首先將殼聚糖和輔助紡絲的高聚物按一定比例溶解在乙酸溶液中，充分攪拌均 勻配成紡絲液，通過高壓紡絲技術制備納米纖維膜，將納米纖維膜在溶劑中浸 泡一段時間，用去離子水乙醇沖洗得到多孔殼聚糖納米纖維膜，之后進行溴化 等處理，最終得到表面接枝聚合物刷的納米纖維素。

此外還有輻射化學接枝改性(CN110878441A)增強對重金屬離子的吸附 性能的聚砜分離膜。低溫等離子體表面接枝改性(CN103182296A)制備具有 抗菌性的吸附重金屬的聚酯分離膜。

雖然膜分離技術發展迅速，但是在研究中膜分離技術還存在著種種問題， 吸附能力不夠，對于低濃度污染物的去除不完全，過濾效率有待提高。因此通 過優化制備方法來得到具有較高生產效率的低成本的具有吸附性能的分離膜顯 得尤為重要。

吸附劑比表面積大，孔隙率高是一種優良的吸附材料，但是存在價格昂 貴，容易團聚，不易回收利用的缺點。本發明提供一種具有吸附性能的多孔分 離膜及其制備方法。通過本體共混，將吸附劑與膜分離技術結合起來，即在鑄 膜液中加入一定比例的吸附劑，成膜后通過霧化預處理、凝固浴相轉化等操 作，制備出具有中空貫通結構的分離膜。相轉化的分步處理可以提高聚合物膜 的比表面積和相轉化效率。

納米吸附材料一直是污染物吸附的研究熱門，因其具有較大的比表面積和 孔隙率，納米級別的孔徑尺寸，對水中的污染物有著無可比擬的優越性和廣闊 的應用前景。但是也存在一些缺點阻礙著其應用，造價昂貴，制備工藝復雜， 使其無法大批量的使用，而且由于納米級的尺寸和巨大的比表面積，納米吸附 劑之間的范德華力非常大，常常發生團聚現象。

發明內容