[发明专利]一种基于核孔膜的动态膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于核孔膜的动态膜及其制备方法与应用。该动态膜包括核孔膜和基材；所述基材位于所述核孔膜之下。所述核孔膜中均匀分布有孔道；所述核孔膜的厚度为5‑150微米；孔径为0.01‑40微米；孔密度为1×10⁴个/平方厘米‑5×10⁹个/平方厘米；所述基材的厚度为5‑150微米；孔径为0.1‑40微米；孔隙率为30％‑60％。所述动态膜还包括泥饼层；所述泥饼层位于所述核孔膜之上。本发明提供的动态膜充分发挥了核孔膜孔径可控的优点，涂膜时间短，过滤效率高；膜可以反复清洗，耐高温。可以应用到污废水处理、油水分离、食品医药、生物化工等滤膜行业领域。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种动态膜，更具体涉及一种基于核孔膜的动态膜及其制备方法与应用。

背景技术

核孔膜，又称作核微孔膜或重离子微孔膜，它是利用重离子在绝缘物质薄膜上打孔然后化学蚀刻扩孔而成。核孔膜又被称为世界上最精密的滤膜，因为同一片核孔膜材料，几乎所有孔的尺寸和形状完全一致。核孔膜目前主要用于医用过滤和民用过滤产品。

膜分离技术是利用膜的透过性，在驱动力作用实现混合液中的离子、分子或微粒的分离。膜技术有着过滤精度高、占用面积小、节能高效等优点，已经广泛应用于食品、医药、生物、环保、能源等领域。膜分离技术工程应用最大的问题，在于膜容易堵塞；膜的清洗不方便，维护和使用的成本高。动态膜技术是一种潜在的可以取代传统膜技术的方案，拥有良好的发展前景。动态膜的机理是人为在滤网表面形成具有致密结构且具备过滤功能的泥饼层。当泥饼层堵塞后，去除泥饼层重新形成新的泥饼层再继续过滤。这种方法的核心是将液体中的杂质颗粒等附着在泥饼层上，以达到从液体中去除的目的。该方法避免了膜材料本身的堵塞，因此膜材料可以反复使用。而且膜材料本身也不局限于传统的微滤和超滤的小孔径膜，材料本身价格低廉，还可反复使用，可以使得整个膜分离工程应用的成本大幅度降低。动态膜技术已经成功应用到工业废水，如聚合物制造、染料、印刷、纺织等废水处理、果汁浓缩、蛋白质截留和油水分离等领域。动态膜的研究越来越多，实际应用越来越多，预示着这项技术有着巨大的发展前景。

虽然动态膜概念的提出已有多年，发展推广相对于传统膜而言仍然十分有限。尽管动态膜具有很好的成本优势，但动态膜的可操作性和稳定性仍然制约着工程应用的大面积推广。动态膜的操作相对于传统膜而言，需要利用涂覆或自生方式在材料表面形成泥饼层；而该过程相对复杂。动态膜最开始使用传统的微滤或超滤膜，发现成本太高。后来人们采用价格低廉的材料，包括无纺布、不锈钢网、尼龙等大孔径材料。目前主要问题是上述材料的孔径均在40-200微米范围，形成泥饼层的时间需要40-60分钟。泥饼层形成的时间长短影响着工程设备的利用效率和产水量高低。泥饼层形成时间越短，生产效率和产水量就越高。只有成膜材料的微粒尺寸和滤网孔径接近时，才能迅速有效的形成泥饼层。其次泥饼层的过滤效率，与滤网孔径相关，当滤网孔径太大时，滤饼层的过滤效率就变差；而滤网孔径太小，泥饼层的产水通量就会减小。不同的工程应用，需要匹配不同的滤饼层，因此动态膜应用需要一系列不同孔径的滤网材料。而目前所用滤网材料要么是成本昂贵的超滤膜和微滤膜，这些小孔径膜孔径一般在5微米以下；要么是孔径40微米以上的大孔径滤网，很难保证工程应用的稳定性与复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于核孔膜的动态膜及其制备方法，借助核孔膜孔道的可控性、表面光滑容易清洗的结构特征，制备出一种新型的动态膜。从而使得动态膜的过滤性能、抗污染性能和长期工作的稳定性都得到增强。