[发明专利]一种中空纤维无机膜的制备方法

权利要求书

1.一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：

将无机材料、聚合物和粘结剂加入到有机溶剂中，先球磨18～24h，再抽真空24～48h，得到铸膜液；以自来水作为内部凝结剂，通过喷丝头和注射泵将铸膜液纺丝，得到膜丝；再以自来水和/或有机溶剂为外部凝结剂，将膜丝置于外部凝结剂中，在19.5～20.5℃的温度条件下相转化24～48h，取出后干燥24～48h，得到基底膜生坯；将基底膜生坯在800～950℃的温度条件下煅烧1～2h，得到中空基底膜，再采用电化学沉积法、溶胶凝胶法或化学气相沉积法在中空基底膜的外表面制备分离层，得到中空纤维无机膜。

2.根据权利要求1所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述无机材料为铜、铁、不锈钢、镍、氧化锰或氧化铁，所述聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，所述粘结剂为聚砜或聚醚砜，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺，所述外部凝结剂有机溶剂为乙醇溶液。

3.根据权利要求1或2所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述无机材料为不锈钢、聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、粘结剂为聚醚砜和有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺时，不锈钢的质量、聚乙烯吡咯烷酮的质量、聚醚砜的质量与N,N-二甲基乙酰胺的体积的比为70g：1g：5g：24mL，并且将基底膜生坯在950℃的温度条件下煅烧2h，得到中空基底膜。

4.根据权利要求1或2所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述无机材料为铜、聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、粘结剂为聚醚砜和有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺时，铜的质量、聚乙烯吡咯烷酮的质量、聚醚砜的质量与N,N-二甲基乙酰胺的体积的比为71g：7g：1g：21mL，并且将基底膜生坯在800℃的温度条件下煅烧2h，得到中空基底膜。

5.根据权利要求1或2所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述无机材料为二氧化钛、聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、粘结剂为聚醚砜和有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺时，二氧化钛的质量、聚乙烯吡咯烷酮的质量、聚醚砜的质量与N,N-二甲基乙酰胺的体积的比为54g：5g：1g：40mL，并且将基底膜生坯在850℃的温度条件下煅烧2h，得到中空基底膜。

6.根据权利要求1或2所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述无机材料为铜、铁、不锈钢、镍或铬时，无机材料、聚合物、粘结剂和有机溶剂中铜、铁、不锈钢或镍的质量分数大于70％。

7.根据权利要求1所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述中空基底膜的孔径为0.4～1μm，孔隙率为60～80％，内径为1.2～1.7μm，外径为2～3μm。

8.根据权利要求1所述的一种中空纤维无机膜的制备方法，其特征在于所述电化学沉积法按以下步骤进行：将2-甲基咪唑加入到去离子水中，混合均匀后，得到溶液A，所述2-甲基咪唑的质量与去离子水的体积的比为4.105g：50mL，2-甲基咪唑的浓度为50mmol；将二水乙酸锌加入到去离子水中，混合均匀后，得到溶液B，所述二水乙酸锌的质量与去离子水的体积的比为0.183g：10mL，二水乙酸锌的浓度为0.83mmol；将溶液A和溶液B混合，搅拌5s，得到ZIF-8前驱体溶液；将中空基底膜和石墨纸加入到ZIF-8前驱体溶液中，保持中空基底膜与石墨纸之间的距离为1.5cm，以石墨纸作为阳极，以中空基底膜作为阴极，在0.13m Acm²的电流密度下反应30min，反应结束后使用去离子水和甲醇进行冲洗，得到中空纤维无机膜。