[发明专利]具有吸附离子交换和膜过滤功能的高效过滤介质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有吸附、离子交换和膜过滤功能的高效过滤介质的制备方法，尤其是一种用于水处理、生物制药及化工行业等以水相为过滤液体、油相为过滤液体和气相过滤场合的过滤介质。

背景技术

过滤一般有滤饼过滤和深层过滤二种。深层过滤由于被过滤物质通过多孔性过滤介质内部孔道表面吸附而有效去除，容易实现过滤的选择性和高效性。

对水相为过滤液体、油相为过滤液体和气相过滤的三种过滤情况下，过滤器必须有效地截留过滤物料中存在的悬浮物质，而使滤液或气体通过过滤器。不仅如此，过滤器还要能够有效地截留溶解于液体或气体中的“有害物质”，而过滤液或气体顺利通过过滤器。

所以，过滤介质必须具有选择性吸附、离子交换及膜过滤功能中的一种或几种功能。所需的选择性吸附包括了物理选择和化学选择，物理选择是通过物理筛选和物理吸附完成。离子交换是通过离子交换树脂来完成。膜过滤是通过多孔性超滤或微滤来实现。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有吸附离子交换和膜过滤功能的高效过滤介质的制备方法，得到具有高孔隙率和均匀的孔径分布的过滤介质。

按照本发明提供的技术方案，所述具有吸附离子交换和膜过滤功能的高效过滤介质的制备方法，特征是，组份比例按重量份数计，包括以下工艺步骤：

（1）将2~60份细微纤维和10~95份颗粒物质充分混合，然后加入2~30份液体粘合剂，0~30份溶剂A，在5~60℃的温度条件下混合均匀，制得混合物；所述颗粒物质为吸附性颗粒、离子交换树脂或无机纳米材料；

（2）将10~30份高分子聚合物、20~86份溶剂B、0~70份非溶剂、0~25份添加剂在溶解釜中混合，混合温度为10~80℃，混合时间为4~48小时，制得膜液；

（3）将步骤（2）得到的膜液加入步骤（1）得到的混合物中，膜液的质量百分数为0~90%，余量为混合物，制得浇浆；

（4）将浇浆倒入浅槽中，用刮刀将浇浆刮平，在浅槽中形成浇浆层E1，所述浇浆层E1的厚度为0.1~10毫米，浇浆层E1的孔径为20~100nm；将浅槽置于水中浸泡1分钟~4小时；所述浅槽的底部通过金属管与真空泵连接，用真空泵将浇浆中的溶剂A或水从浅槽底部的金属管排走，所述真空度为1~90KPa，抽真空的时间为0.5~4小时；

（5）重复步骤（1）~（4），重复次数为i次，i为1~7的整数，依次得到浇浆层E2~E8，所述浇浆层E1~E8从下往上依次分布，浇浆层E8的颗粒粒径为1~500μm，浇浆层E8的孔径为0.5~100μm，浇浆层E1的颗粒粒径为1~500μm，孔径为20~100nm，浇浆层E1~E8的孔径在20nm~100μm之间呈梯度依次递减；所述浇浆层E1~E8中至少一层浇浆层中含有吸附性颗粒，至少一层浇浆层中含有离子交换树脂，至少一层浇浆层中含有膜液；

（6）将浅槽放入烘箱中进行烘干，烘箱温度为30~120℃，固化时间为0.5~40小时；烘干后从浅槽中脱出固化后的固体，即得到所述的过滤介质。

所述细微纤维为植物及生物纤维、高分子合成纤维、无机纤维或金属丝；所述植物及生物纤维为纸浆纤维、棉纤维、麻纤维或蚕丝纤维；所述高分子合成纤维为聚酯纤维、聚氨酯纤维、尼龙纤维、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维或聚丙烯纤维；所述无机纤维为石棉、玻璃纤维或碳纤维；所述金属丝为铜丝、铁丝或不锈钢丝。

所述吸附性颗粒为活性炭、硅藻土、改性海泡石、膨润土、多孔硅胶、沸石、活性氧化铝、凹凸棒土、蒙脱石或壳聚糖；所述离子交换树脂为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂；所述无机纳米材料为纳米碳材料、纳米二氧化钛、纳米氧化亚铜、纳米金属银、负载型纳米金属银或纳米氧化镁。

所述液体粘合剂为液态环氧树脂粘合剂、液态聚氨酯粘合剂、液态不饱和聚酯树脂粘合剂或液态酚醛树脂粘合剂。

所述溶剂A为有机溶剂或水，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙酸甲酯或乙酸乙酯。

所述高分子聚合物为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯或聚乙烯；所述溶剂B为N-N二甲基吡咯烷酮（NMP）、N-N二甲基乙酰胺（DMAC）、N-N二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃或丁酮；所述非溶剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯或聚氧乙烯与聚氧丙稀的嵌段共聚物；所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、二氧化硅、氯化锂、氯化钠、氯化钙或硝酸锂。

所述浅槽的高度为2~100mm。