[发明专利]一种具有吸附功能的镶嵌分子筛的聚合物多孔膜

权利要求书

1.一种具有吸附功能的镶嵌分子筛的聚合物多孔膜，其特征为多孔膜基聚合物基质中均匀镶嵌分子筛功能颗粒，分子筛颗粒周围有极其狭窄的多重纳微尺寸通道，强化了分子筛吸附传质过程，起到快速吸附与精密过滤净化双重功能，具有快速广谱去除水中重金属与氮磷污染物的特点，可以用于水质净化。

2.根据权利要求1所述的分子筛功能颗粒，其特征为具有吸附功能，颗粒尺寸为微米级范畴，优选范围1-10微米。分子筛颗粒比表面积大吸附位点多，与常规的离子交换树脂相比对重金属吸附速率高，吸附容量大。

3.根据权利要求1所述的多孔膜基聚合物基质，其特征为提供均匀分散镶嵌分子筛颗粒的镶嵌点与相互连通的物质传输受限空间通道。当料液通过时，镶嵌在基质中的分子筛颗粒与目标物之间相互作用距离极短，以极快的速率发生吸附作用。

4.本发明设计了镶嵌分子筛的聚合物多孔膜制备方法，其特征在于通过添加颗粒分散悬浮稳定剂方法制备分子筛颗粒均匀悬浮而不沉淀的聚合物铸膜液，通过相分离成膜方法将微米级分子筛颗粒均匀镶嵌在聚合物多孔基质内，形成多重纳微尺寸通道。具体包括如下步骤：

(1)铸膜液的制备：按照镶嵌分子筛的聚合物多孔膜配方的质量百分比要求，为使分子筛颗粒均匀悬浮而不沉淀需将所述的各组分按照特定的方式混合，在30～120℃下搅拌4～12小时，静置脱泡24～48小时后，制得混合均匀的铸膜液。

所述的铸膜液质量百分比配方为：

所述的配方混合次序依次为(1)分子筛吸附材料与溶剂混合；(2)搅拌添加颗粒分散悬浮稳定剂与成孔添加剂；(3)搅拌加入聚合物。

所述的聚合物为聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)、磺化聚砜(SPS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯氰(PAN)中一种或两种共混物；

所述的分子筛吸附材料可以是粉末状天然沸石与合成沸石，分子筛粒径在1～30μm之间，粉末状分子筛可以是X型、Y型、A型等类型中的至少一种；

所述的成孔添加剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇、单元醇类、甘油或表面活性剂中的至少一种；

所述的颗粒分散悬浮稳定剂由硅烷偶联剂与增稠剂双组份构成。硅烷偶联剂为KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171中一种；增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚氧乙烯中一种；

所述的溶剂为N，N二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或四氢呋喃(THF)中的至少一种。

(2)制膜：包括平板膜和中空纤维膜；

(a)平板膜的制备：在室温下，将制得的铸膜液在平面玻璃板上刮涂成平板膜，再将其置于温度20～30℃的凝固水浴中浸泡12～72小时凝固成形，制得镶嵌分子筛的聚合物多孔膜，所述镶嵌分子筛的聚合物多孔膜的厚度为0.20～0.30mm；或采用相似的工艺条件利用刮膜机连续制成镶嵌分子筛的聚合物多孔膜；用20-50wt％的甘油水溶液浸润所得的平板膜24～48小时；

(b)中空纤维膜的制备：将上述铸膜液注入中空纤维膜纺丝料液槽中，通过喷丝头纺制出中空纤维膜，膜丝直接进入凝胶浴中即得中空纤维镶嵌分子筛的聚合物多孔膜；用20wt％的甘油水溶液浸润所得的中空纤维膜24～48小时。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的凝固浴为水浴，或者是含有有机溶剂的水浴，有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。