[发明专利]一种基于核孔膜的管式膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于核孔膜的管式膜及其制备方法与应用，基于核孔膜的管式膜包括复合材料，所述的复合材料按锐角卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内和/或外侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，管内径大于2毫米，管壁厚度大于等于10微米。通过热压复合，成功将核孔膜运用于管式膜，管式膜的长度不受限制，其最小孔径能够到达0.01毫米，其过滤精度提高，承受压力值更大，工程运用范围广。本发明拓宽管式膜材料种类和制备工艺，管式膜采用了新材料，其物理和化学性能都得到了提升，为核孔膜的工程应用提供解决方案。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种核孔膜，更具体涉及一种基于核孔膜的管式膜及其制备方法与应用。

背景技术

膜分离技术是近三十年发展起来的高新技术。膜技术从结构特点可分为平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜四种。管式膜和中空纤维从外型上近似，呈圆柱状。中空纤维膜直径一般小于3毫米，而管式膜直径通常为4-25毫米。管式膜可分为有机管式膜和无机管式膜。有机管式膜主要包括PVDF、PES、PP、PAN和PS等。相对于其他结构，管式膜优势在于对预处理的要求简单，不怕堵塞和处理能力强。市场上的管式微滤膜通常采用PVDF材质，其过滤精度高达0.1微米。

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。同一片核孔膜材料，几乎所有孔的尺寸和形状完全一致。核孔膜的孔径范围0.01微米到几十微米，核孔膜目前主要用于医用过滤和民用过滤产品。尽管核孔膜有孔径均匀的优势，但是工程应用的案例很少。核孔膜的工程应用主要面临几个难题：1、核孔膜的材料厚度一般为十几微米，其机械性能较差，不能承受高压；2、膜宽度有限，核孔膜宽度一般为20-40厘米，而市场上平板过滤膜宽度要求一般都在50厘米以上；3、核孔膜孔隙率低，核孔膜孔隙率一般为10％左右，而其他滤膜的孔隙率在40％以上，容易发生堵塞。

发明内容

本发明提供一种基于核孔膜的管式膜及其制备方法与应用，有效解决了现有管式膜选材受限、过滤精度不高、核孔膜工程应用难度大等技术问题。

本发明提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料按锐角卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内和/或外侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，管内径大于2毫米，管壁厚度大于等于10微米。

优选的，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度大于等于1毫米。

优选的，所述管式膜的直径为2-50mm，长度为20cm-200cm。

优选的，所述核孔膜层的厚度为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。

本发明提供一种基于核孔膜的管式膜的制备方法，包括以下步骤：

备材，准备核孔膜和无纺布；

复合，将核孔膜与无纺布进行复合；

裁切，对复合后的膜进行裁切，切成窄条；

卷管，根据需要，将切成窄条的复合膜按照一定角度卷成筒状管膜，相邻复合膜之间有重合位，对重合位处采用超声波进行密封焊接。

优选的，所述的复合方法为热压复合，在热压中，其温度为80℃-200℃；时间为10-30秒；压强为0.1-1巴。

优选的，所述窄条的宽度1-20毫米。

优选的，所述焊接角度为30°-60°；重合位焊缝宽度为1-3毫米。

优选的，所述筒状管膜的直径6毫米-8毫米。