[发明专利]一种超高通量的纳米纤维过滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高通量的纳米纤维过滤膜及其制备方法，涉及纳米纤维过滤膜技术领域。本发明的一种超高通量的纳米纤维过滤膜的制备方法，具体为在纺丝原液中加入添加剂混合液，混合均匀后得到纺丝液，将所述纺丝液通过静电纺丝得到纳米纤维过滤膜粗品，将所述纳米纤维过滤膜粗品置于拉幅机中进行后处理，得到超高通量的纳米纤维过滤膜，采用上述方法制备得到的纳米纤维过滤膜，气体过滤通量为正常纺丝的纳米纤维过滤膜的2‑3倍，过滤效率达99.5％以上。

技术领域

本发明涉及纳米纤维过滤膜技术领域，尤其涉及一种超高通量的纳米纤维过滤膜及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展，工业化水平不断提高，人们的环保意识也逐渐加强，全世界对过滤材料的需求逐年上升，对净化行业也提出了更高的要求。膜分离技术是21世纪高科技产业之一，由于其具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用。其中，静电纺纳米纤维过滤膜依靠其比表面积高，所构成的纤维毡孔隙率高，且内部孔隙连通性好，容易与纳米级粒子结合，非常适合用作过滤分离材料的特性，迎来了迅速的发展。

静电纺纳米纤维具有比表面积高、吸附能力强的特点，其纳米纤维材料具有小孔隙尺寸、高孔隙率及高过滤隔阻性能，尤其是过滤通量大，单位通量能耗小的特点，在过滤领域具有天然的优势。

但是由于纺丝纤维直径小，造成纳米纤维过滤膜的力学性能较差，是现今阻碍其广泛应用较大的因素之一，目前绝大部分可商用的纳米纤维过滤膜都是采用将纳米纤维纺在基材上的方法来解决该问题，且大部分采用的是将纳米纤维与基材使用粘合剂粘合或热压方式，而粘合剂的使用会对纳米纤维的过滤孔进行堵塞，热压的方式会破坏纳米纤维结构，使得纳米纤维之间产生粘连，均会对纳米纤维过滤膜的通量造成很大的损失。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于公开一种超高通量的纳米纤维过滤膜及其制备方法，制备得到的纳米纤维过滤膜，气体过滤通量为正常纺丝的纳米纤维过滤膜的2-3倍，过滤效率达99.5％以上，且制备工艺简单，适宜于推广使用。

具体的，本发明的一种超高通量的纳米纤维过滤膜的制备方法，所述制备方法为：在纺丝原液中加入添加剂混合液，混合均匀后得到纺丝液，将所述纺丝液通过静电纺丝得到纳米纤维过滤膜粗品，将所述纳米纤维过滤膜粗品置于拉幅机中进行后处理，得到超高通量的纳米纤维过滤膜。

进一步，所述添加剂混合液的原料包括无水氯化钙、无水氯化镁和无水氯化钠，所述无水氯化钙、无水氯化镁和无水氯化钠的质量比为3:2:1。

进一步，所述制备方法具体包括以下步骤：

添加剂混合液配制：按照质量配比分别取无水氯化钙、无水氯化镁和无水氯化钠，搅拌混合均匀后加入N,N-二甲基甲酰胺中，在超声条件下进行高速旋转溶解，至固体完全溶解，得到添加剂混合液；

纺丝液配制：取N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺搅拌混合均匀后，得到甲乙酰胺混合溶液，取甲乙酰胺混合溶液和丙酮搅拌混合均匀，得到混合溶液，称取成纤聚合物粉末置于温度为65-85℃的烘箱中，烘干22-26h，得到成纤聚合物干粉，称取成纤聚合物干粉加入混合溶液中，搅拌混合均匀后倒入搅拌反应釜中，保持温度为70-85℃，搅拌速度为800-1400r/min的条件下持续搅拌，至纺丝液透亮，得到纺丝原液，向纺丝原液中加入添加剂混合液，继续搅拌2-4h，得到纺丝液；

静电纺丝：将纺丝液泵入静电纺丝机中，通过静电纺丝机对纺丝液进行静电纺丝操作，得到纳米纤维过滤膜粗品；

后处理：将所述纳米纤维过滤膜初品置于拉幅机中进行双向拉伸处理，拉伸比例为1.05-1.2倍，得到超高通量的纳米纤维过滤膜。

进一步，所述添加剂混合液中，无水氯化钙、无水氯化镁和无水氯化钠的总质量分数为1-2％。