[发明专利]一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜及其制备方法，可生物降解阵列复合膜主要包括可生物降解聚合物基体、具有特定分子选择透过性的阵列碳纳米管。该可生物降解阵列复合膜在应用过程中利用阵列碳纳米管的孔尺寸和内壁性质，对特异性分子或粒子进行选择性通过和分离。复合膜材料的基体可生物降解，阵列碳纳米管无生物毒性。本发明的结构设计新颖、制备方法简单，可以用于对水分子和细胞进行选择性渗透，在污水处理、化学分离、海水净化、血液透析、细胞分析等领域都有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备及应用，特别涉及一种由碳纳米管和可降解聚合物的复合膜材料的制备。

背景技术

随着经济社会的发展，城市的扩张，污水处理成为一个棘手的问题。有效的将污水中的重金属离子，悬浮颗粒过滤是污水处理中的主要难题。现有的处理方法有有A/O工艺、A²/O工艺、MBR技术等，特点是滤膜制备技术高、处理工序复杂等问题。如：中国专利201811610201.8报道了一种一体化A²/0污水处理系统；中国专利201811584402.5报道了一种A²/O-BC0工艺氮磷回收实时控制装置及其控制方法；中国专利201811634772.5报道了一种基于改良型A²/O和MBR技术的农村分散污水一体化处理系统；中国专利201811571871.3报道了一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置及方法。以上都是对于传统工艺的改进，解决处理设备复杂等问题。但是均未涉及到如何高效简便的制膜问题，这就限制了处理技术的进一步市场化。目前，对于过滤膜材料的改进始终无法确保高截留率、高水通量与高膜分离效率的统一。如中国专利201821428889.3所提到的滤膜虽然有较高的截留率，但是水通量与膜分离效率却不高；中国专利201821231749.7所涉及的多层微滤膜虽然提高了滤膜的机械性能，但是水通量与膜分离效率仍然不高。

血细胞的检测是重要的医疗手段之一，如何将血细胞与血浆分离是核心的问题。目前分离血细胞的装备主要是利用离心作用来完成血液细胞分离采集。中国专利201610788102.3报道了一种全自动血细胞分离机系统；中国专利201710686598.8报道了一种血细胞分离管和分离方法；中国专利201811557071.6报道了一种便携式血液分离仪；中国专利201811594893.1报道了一种富血小板血浆提取装置及其方法；中国专利201721550713.0报道了一种血浆提取装置。以上专利均对设备结构有所改变，虽然利用了离心原理，但均未涉及到对细胞分离的膜应用方法。

本发明所涉及的的一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜，该复合膜由可生物降解聚合物基体和阵列碳纳米管组成，可降解聚合物复合膜结构保证了膜材料机械性能的同时，还确保了使用后的废品处理较为容易。碳纳米管内壁的疏水性将加快水分子的通过速度，据文献报道当水分子在碳纳米管内时，将会降低碳纳米管内水流的自由能，从而可以实现碳纳米管对于水分子的主动运输。将碳纳米管阵列排布保证了复合膜的高水通量，提高了膜分离效率。

本发明所涉及的一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜，其在污水处理和血细胞分离方面的应用还鲜有报道。由于碳纳米管的尺寸效应，可以有效地将血细胞与血浆蛋白分离开；阵列的碳纳米管保证了在离心作用下分离时的高通量；主体可降解的膜成分以及无生物毒性的碳纳米管保证了在使用后医疗废物处理问题。

发明内容

本发明总的目的在于提供一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜，该复合膜具有特定尺寸粒子分离、特定分子的运输和膜材料可降解的特征，该复合膜材料的组分构造、制备方法都新颖独特、简单可行；其应用方法也经济、实用，在污水处理、化学分离、海水净化、血液透析、细胞分析等多个领域具有广阔的应用前景。

本发明的第一个目的在于提供一种具有选择性渗透的可生物降解阵列复合膜，该复合膜具有对特定尺寸粒子分离、特定分子的运输和膜基体材料可降解的功能，实现污水处理、血细胞与血浆分离等。