一种多层复合超滤膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种多层复合超滤膜，复合超滤膜截面为多层中空同心圆结构，其多层结构分别为内表层、外表层、中间夹心层，所述内表层、外表层材料为多孔纤维聚合物，所述中间夹心层为过滤材料层，由内表层、外表层夹持包裹；该发明结构简单，用本发明方法制得的多层复合超滤膜,采用二种或两种以上的超滤工艺,即为复合型超滤膜,与当前的净水器组合式滤芯相比，省略了复杂的组合结构，一种滤芯包含了多种滤芯的过滤净化功能，体现膜技术复合超滤膜净水性能优良性。
【专利说明】一种多层复合超滤膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及超滤膜，特别涉及多层复合超滤膜。
【背景技术】
[0002]在国际中，超滤膜技术已得到了广泛应用，我国的超滤膜技术有了很大的进展，膜技术已在许多领域中得到广泛地应用，被公认为是当代最有发展前途的高新技术之一。
[0003]传统的自来水处理方法，已不能保证提供品质优良的饮用水，而且在市政供水中还存在着两次污染的问题，如高层的水箱供水，漫长的自来水输送管线，都会造成潜在的铁锈，水垢及微生物等污染问题，因此，各种品牌的净水器应运而生。
[0004]现有净水器按水质处理方式多为超过滤、纳滤、活性碳吸附等，当一种工艺难以去除水中有害物质时，采用二种或两种以上的工艺即为复合型；如活性炭吸附结合纳透、活性炭吸附结合超过滤、聚丙烯超细纤维结合活性炭结合超过滤等；在复合型净水器中，膜技术复合净水器净水性能优良，特别在去除微生物(细菌、藻类等)方面有比较显著的效果，其中一些品质优良的净水器出水可以直接生饮，得到了广大消费者的欢迎，已成为净水器当前发展的热点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多层复合超滤膜。
[0006]本发明的另一目的在于提供多层复合超滤膜的制备方法。
[0007]多层复合超滤膜的技术方案是:。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多层复合超滤膜，其特征在于:所述复合超滤膜截面为多层中空同心圆结构，其多层结构分别为内表层、外表层、中间夹心层，所述内表层、外表层材料为多孔纤维聚合物，所述中间夹心层为过滤材料层，由内表层、外表层夹持包裹。
[0009]所述中间夹心层为多层过滤材料组成，包括纳米颗粒过滤层和活性碳颗粒过滤层，各层中的过滤材料不同，不同材料层中间由纤维聚合物层隔开。
[0010]所述的多孔纤维聚合物为聚偏二氟乙烯PVDF或聚氯乙烯PVC中的一种。
[0011]所述活纳米粒过滤层中的纳米材料为氧化锌ZnO、二氧化硅Si02、三氧化二铝A1203中的一种或多种，粒径为I?lOOnm。
[0012]所述活性碳颗粒过滤层中的活性炭颗粒为氧化石墨烯(GRAPHENE OXIDE)、椰壳活性碳中的一种或多种，粒径为0.l-3mm。
[0013]所述的纳米颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤:
[0014]①将柔性纤维粉末与纳米颗粒混合，混合比例为5:5?8:2 ;
[0015]②将纳米纤维混合物加入热熔粘结剂搅拌成浆，粘结剂百分比例为5%?10%，成浆后倒入成型模具内，等待60?120分钟成型；
[0016]③将成型的纳米纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为30?60分钟，烘干温度为30?90°C，烘干至其湿度为20%时为取出；
[0017]④将湿度为20%的纳米纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为10?60分钟，热熔温度为100?200°C，加水间隔为3?8分钟，加水量为纳米纤维总量的20% ；
[0018]所述的活性碳颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤:
[0019]①将柔性纤维粉末与活性炭颗粒混合，混合比例为3:7?6:4 ;
[0020]②将活性炭纤维混合物加入热熔粘结剂搅拌成浆，倒入成型模具内，等待60?120分钟成型；
[0021]③将成型的活性碳纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为30?60分钟，烘干温度为30?90°C，烘干至其湿度为20%时为取出；；
[0022]④将湿度为20%的活性碳纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为10?60分钟，热熔温度为100?200°C，加水间隔为3?8分钟，加水量为活性碳纤维总量的20%;
[0023]所述的热熔粘结剂为聚乙烯粘结剂、聚丙烯粘结剂、聚酰胺粘结剂或聚酯粘结剂中的一种或多种。
[0024]所述的多层复合超滤膜的制备方法，其特征在于:将多孔纤维聚合物粉沫、溶剂、稳定剂，比例为(50:45:5)?(70:20:10)，加热均匀搅拌成浆，加热温度为30?80。。，搅拌时间为8?12小时，后加入成孔剂，成孔剂加入量为总量的I %?5%，继续搅拌15?30小时，后静置脱泡形成铸膜液，脱泡时间为24?30小时，铸膜液经纺丝装置纺丝成纤维膜，将纤维膜平置于平面模具中，在纤维膜面上平铺上过滤层，过滤层为活性碳颗粒过滤层或纳米颗粒过滤层的一种或多种，在过滤层上方再置入一层纤维膜，压平后冷却30?60分钟成型，转置圆型模具中卷曲成空心圆，将圆型模具放入加热器上加热，加热时间为10?30分钟，加热温度为150?300°C，使纤维膜头尾热熔胶接成圆，放置冷水中浸泡48小时，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的多层复合超滤膜。
[0025]所述的热稳定剂为GTWQ热稳定剂，成孔剂为聚乙二醇PEG，所述的溶剂是二甲基乙酰胺。
[0026]本发明的结构简单，用本发明方法制得的多层复合超滤膜，采用二种或两种以上的超滤工艺，即为复合型超滤膜，由该种超滤膜生产的滤芯，与当前的净水器组合式滤芯相比，省略了复杂的组合结构，一种滤芯包含了多种滤芯的过滤净化功能，体现膜技术复合超滤膜净水性能优良性；超滤膜本身的孔径大小能达到0.01微米，只允许水、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水，而微生物、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物大分子有机物截留超滤膜管内，特别在去除微生物(细菌、病毒、藻类等)方面有比较显著的效果，其中纳米颗粒过滤层进一步过滤了水中钙、镁、细菌、有机物、无机物、余氧、金属离子和放射性物质，最后通过材质为果壳(椰壳)的活性碳调节水的酸碱度，使制出的净化水晶莹清澈，口感变得甘甜醇美，可以直接生饮；用于烹饪，更加卫生，更加可口 ；用净化水洗浴，可以清除皮肤上的杂质，滋润皮肤，起到自然美容的效果；可以提供给加湿器、蒸汽熨斗、美容仪等小家电所需用水，决不会出现让人讨厌的水垢；与制冰机配套使用，制成的冰块晶莹剔透，无任何异味。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明的截面图。
[0028]图1中，I内表层(纤维聚合物)；2外表层(纤维聚合物)；3中间夹心层；
[0029]图2为本发明多层复合超滤膜中间夹心过滤层截面图。
[0030]图2中，3.1纳米颗粒过滤层；3.2纤维聚合物层；3.3活性碳颗粒层；
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0032]实施例一:
[0033]如图2所示3.1纳米颗粒过滤层制备方法包括以下步骤:
[0034]①将聚氯乙烯粉末与粒径为30nm的二氧化硅混合，混合比例为5:5 ；
[0035]②在聚氯乙烯末与二氧化硅混合物加入聚乙烯粘结剂搅拌成浆，聚乙烯粘结剂百分比例为5%，成浆后倒入成型模具内，等待70分钟成型为纳米纤维混合物；
[0036]③将成型的纳米纤维混合物放入烘箱内进行烘干，烘干时间为30分钟，烘干温度为30°C，烘干至其湿度为20%时为取出；
[0037]④将湿度为20%的纳米纤维混合物放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为60分钟，热熔温度为100°c，加水间隔为8分钟，加水量为纳米纤维总量的20% ；
[0038]如图2所示3.3活性碳颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤:
[0039]①将聚氯乙烯粉末与粒径为Imm的椰壳活性碳混合，混合比例为3:7 ；
[0040]②在聚氯乙烯粉末与椰壳活性碳混合物加入聚乙烯热熔粘结剂搅拌成浆，倒入成型模具内，等待60分钟成型；
[0041]③将成型的活性碳纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为60分钟，烘干温度为70°C，烘干至其湿度为20%时为取出；
[0042]④将湿度为20%的活性碳纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为60分钟，热熔温度为130°C，加水间隔为5分钟，加水量为活性碳纤维总量的20% ；
[0043]图1所示的I内表层、2外表层和图2所示的3.2纤维聚合物层都是纤维聚合物，其制备方法包括以下步骤:
[0044]①将多聚偏二氟乙烯粉沫、二甲基乙酰胺、GTffQ,比例为50:45:5，加热均匀搅拌成浆，加热温度为40°C，搅拌时间为12小时；
[0045]②加入聚乙二醇，聚乙二醇加入量为总量的5%，继续搅拌15小时；
[0046]③静置脱泡形成铸膜液，脱泡时间为24小时；
[0047]④铸膜液经纺丝装置纺丝成纤维聚合物；
[0048]如图1所示，中间夹心层3，由内表层1、外表层2夹持包裹，夹持包裹步骤如下:
[0049]①将纤维聚合物平置于平面模具中，在纤维聚合物面上平铺二氧化硅纳米颗粒过滤层、椰壳活性碳颗粒过滤层，在过滤层上方再置入一层纤维膜，压平后冷却30分钟成型，得到平面型多层复合超滤膜；
[0050]②将平面型多层复合超滤膜转置圆型模具中卷曲成空心圆，将圆型模具放入加热器上加热，加热时间为30分钟，加热温度为150°C，使纤维膜头尾热熔胶接成圆，放置冷水中浸泡48小时，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的空心圆型多层复合超滤膜。
[0051]实施例二:
[0052]如图2所示3.1纳米颗粒过滤层制备方法包括以下步骤:
[0053]①将聚氯乙烯粉末与粒径为40nm的三氧化二铝混合，混合比例为6:4 ；
[0054]②在聚氯乙烯末与三氧化二铝混合物加入聚乙烯粘结剂搅拌成浆，聚乙烯粘结剂百分比例为10%，成浆后倒入成型模具内，等待120分钟成型为纳米纤维混合物；
[0055]③将成型的纳米纤维混合物放入烘箱内进行烘干，烘干时间为60分钟，烘干温度为40°C，烘干至其湿度为20%时为取出；
[0056]④将湿度为20%的纳米纤维混合物放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为30分钟，热熔温度为200°C，加水间隔为3分钟，加水量为纳米纤维总量的20% ；
[0057]如图2所示3.3活性碳颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤:
[0058]①将聚氯乙烯粉末与粒径为1.5mm的石墨烯活性碳混合，混合比例为6:4 ；
[0059]②在聚氯乙烯粉末与石墨烯活性碳混合物加入聚乙烯热熔粘结剂搅拌成浆，倒入成型模具内，等待70分钟成型；
[0060]③将成型的活性碳纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为60分钟，烘干温度为90°C，烘干至其湿度为20%时为取出；
[0061]④将湿度为20%的活性碳纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为40分钟，热熔温度为180°C，加水间隔为5分钟，加水量为活性碳纤维总量的20% ；
[0062]图1所示的I内表层、2外表层和图2所示的3.2纤维聚合物层都是纤维聚合物，其制备方法包括以下步骤:
[0063]①将多聚偏二氟乙烯粉沫、二甲基乙酰胺、GTffQ,比例为70:20:10，加热均匀搅拌成浆，加热温度为50°C，搅拌时间为10小时；
[0064]②加入聚乙二醇，聚乙二醇加入量为总量的3%，继续搅拌20小时；
[0065]③静置脱泡形成铸膜液，脱泡时间为24小时；
[0066]④铸膜液经纺丝装置纺丝成纤维聚合物；
[0067]如图1所示，中间夹心层3，由内表层1、外表层2夹持包裹，夹持包裹步骤如下:
[0068]①将纤维聚合物平置于平面模具中，在纤维聚合物面上平铺三氧化二铝纳米颗粒过滤层、石墨烯活性碳颗粒过滤层，在过滤层上方再置入一层纤维膜，压平后冷却60分钟成型，得到平面型多层复合超滤膜；
[0069]②将平面型多层复合超滤膜转置圆型模具中卷曲成空心圆，将圆型模具放入加热器上加热，加热时间为20分钟，加热温度为180°C，使纤维膜头尾热熔胶接成圆，放置冷水中浸泡48小时，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的空心圆型多层复合超滤膜。
【权利要求】
1.一种多层复合超滤膜，其特征在于:所述复合超滤膜截面为多层中空同心圆结构，其多层结构分别为内表层、夕卜表层、中间夹心层，所述内表层、夕卜表层材料为多孔纤维聚合物，所述中间夹心层为过滤材料层，由内表层、外表层夹持包裹。
2.根据权利要求1所述的一种多层复合超滤膜，所述中间夹心层为多层过滤材料组成，包括纳米颗粒过滤层和活性碳颗粒过滤层，各层中的过滤材料不同，不同材料层中间由纤维聚合物层隔开。
3.根据权利要求1所述的一种多层复合超滤膜，其中所述的多孔纤维聚合物为聚偏二氟乙烯PVDF或聚氯乙烯PVC中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种多层复合超滤膜，其中所述活纳米粒过滤层中的纳米材料为氧化锌ZnO、二氧化硅Si02、三氧化二铝A1203中的一种或多种，粒径为I?lOOnm。
5.根据权利要求2所述的一种多层复合超滤膜，其中所述活性碳颗粒过滤层中的活性炭颗粒为氧化石墨烯(GRAPHENE OXIDE)、椰壳活性碳中的一种或多种，粒径为0.l_3mm。
6.根据权利要求4所述的纳米颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤: ①将柔性纤维粉末与纳米颗粒混合，混合比例为5:5?8:2 ; ②将纳米纤维混合物加入热熔粘结剂搅拌成浆，粘结剂百分比例为5%?10%，成浆后倒入成型模具内，等待60?120分钟成型； ③将成型的纳米纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为30?60分钟，烘干温度为30?90°C，烘干至其湿度为20%时为取出； ④将湿度为20%的纳米纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为10?60分钟，热熔温度为100?200°C，加水间隔为3?8分钟，加水量为纳米纤维总量的20%。
7.根据权利要求5所述的活性碳颗粒过滤层，其制备方法包括以下步骤: ①将柔性纤维粉末与活性炭颗粒混合，混合比例为3:7?6:4 ; ②将活性炭纤维混合物加入热熔粘结剂搅拌成浆，倒入成型模具内，等待60?120分钟成型； ③将成型的活性碳纤维放入烘箱内进行烘干，烘干时间为30?60分钟，烘干温度为30?90°C，烘干至其湿度为20%时为取出；； ④将湿度为20%的活性碳纤维放入热熔机内进行加水热熔，热熔时间为10?60分钟，热熔温度为100?200°C，加水间隔为3?8分钟，加水量为活性碳纤维总量的20%。
8.根据权利要求4或5所述的一种多层复合超滤膜，所述的热熔粘结剂为聚乙烯粘结齐U、聚丙烯粘结剂、聚酰胺粘结剂或聚酯粘结剂中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种多层复合超滤膜，所述的多层复合超滤膜的制备方法，其特征在于:将多孔纤维聚合物粉沫、溶剂、稳定剂，比例为(50:45:5)?(70:20:10)，力口热均匀搅拌成浆，加热温度为30?80°C，搅拌时间为8?12小时，后加入成孔剂，成孔剂加入量为总量的I %?5%，继续搅拌15?30小时，后静置脱泡形成铸膜液，脱泡时间为24?30小时，铸膜液经纺丝装置纺丝成纤维膜，将纤维膜平置于平面模具中，在纤维膜面上平铺上过滤层，过滤层为活性碳颗粒过滤层或纳米颗粒过滤层的一种或多种，在过滤层上方再置入一层纤维膜，压平后冷却30?60分钟成型，转置圆型模具中卷曲成空心圆，将圆型模具放入加热器上加热，加热时间为10?30分钟，加热温度为150?300°C，使纤维膜头尾热熔胶接成圆，放置冷水中浸泡48小时，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的多层复合超滤膜。
10.根据权利要求9所述的多层复合超滤膜的制备方法，其特征在于:所述的热稳定剂为GTWQ热稳定剂，所述的成孔剂为聚乙二醇PEG，所述的溶剂是二甲基乙酰胺。
【文档编号】B01D69/12GK104258739SQ201410478875
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】许榕 申请人:福建省建瓯可创水处理设备有限公司