[发明专利]一种高通量复合膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高通量复合膜、其制备方法及应用。所述制备方法包括：将导电高分子多孔材料和硅基多孔材料均匀分散于高分子凝胶前驱体中，形成混合溶液；使所述混合溶液形成膜结构，并进行交联化处理，形成复合凝胶化薄膜；对所述复合凝胶化薄膜进行定向冷冻‑解冻处理，之后干燥，获得高通量复合膜。本发明所获高通量复合膜的水通量大于500L/m²·h·Pa，透过压力为0.01～100Pa，水在自身重力作用下能快速透过该复合膜，能过滤99.99％以上的致病细菌，吸附99.9％以上重金属离子、染料、抗生素和芥子气、沙林等有毒气体等。将本发明的高通量复合膜折叠封装，可用于制备便携式快速净化水杯、水管、防毒呼吸鼻罩。

技术领域

本发明涉及一种高通量复合膜及其制备方法，以及该高通量复合膜的应用，属于膜制备技术领域。

背景技术

为了使水质达到有关部门指定的标准，可采用一些物理、化学或者生物的手段对水进行处理。目前常用的水体的净化方式主要有沉淀物过滤法、蒸馏法、反渗透法、超过滤法、太阳光蒸发法、吸附等。沉淀物过滤法可以将水源中的悬浮颗粒物质或胶体物质清除干净，这是最古老且最简单的净水法，但是对于溶解在水中的离子，就无法阻拦下来。蒸馏法也是古老却也有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是对于可挥发性的污染物却无能为力。反渗透法一般所使用膜的孔径约在1nm以下，可以有效的清除溶解于水中的无机物、有机物、细菌及其它颗粒等，但是如果在净化水时没有作好前置处理可能会使钙、镁、铁等离子堆积在渗透膜上，更换渗透膜的成本较高。超过滤法与反渗透法类似，也是使用半透膜，膜的孔径约1～20nm之间，因此只能排除细菌、病毒及颗粒状物等，对水溶性离子则无法过滤。太阳光蒸发法是采用光热转化活性材料，将吸收的阳光转化为热量，对活性材料周围局部水域加热，实现快速高效的水分蒸发达到净化的目的。

尽管如此，以上方法都不能做成便携式、质量轻、快速水净化的产品随身携带，或无法满足各类地表水的直接取用净化饮用的标准，核心难点在于无法同时去除地表水中的致病细菌、微颗粒、重金属离子、染料和抗生素等有机分子；以及高通透量，满足普通成人吮吸即能大量流过的水量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高通量复合膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述高通量复合膜的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高通量复合膜的制备方法，其包括：

将导电高分子多孔材料和硅基多孔材料均匀分散于高分子凝胶前驱体中，形成混合溶液；

使所述混合溶液形成膜结构，并进行交联化处理，形成复合凝胶化薄膜；

对所述复合凝胶化薄膜进行定向冷冻-解冻处理，之后干燥，获得高通量复合膜。

在一些实施例中，所述导电高分子多孔材料包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔等中的任意一种或两种以上的组合的共聚物泡沫或气凝胶微粉等，但不限于此。

在一些实施例中，所述硅基多孔材料包括介孔氧化硅微粉、氧化硅气凝胶微粉、介孔硅微粉、硅基分子筛等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，所述高分子凝胶前驱体包括由涤纶树脂、聚乙烯醇、海藻酸钠、纤维素、甲基纤维素、聚芳纶、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺等中的任意一种或两种以上的组合形成的饱和溶液，但不限于此。

在一些实施例中，所述交联化处理包括高温处理、紫外光照处理等。

在一些实施例中，所述制备方法包括：将所述复合凝胶化薄膜先于-20～-40℃定向冷冻1～5小时，再解冻，并反复进行定向冷冻-解冻处理，循环1～4次，之后进行干燥。