一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开一种氧化石墨烯?聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和应用。全热交换膜包括厚度为200μm～500μm的氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，致密层复合在所述支撑层上。制备方法是氧化石墨烯分散液加入聚合物溶液中，加热至40～120℃并搅拌6～12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液；将铸膜溶液涂覆在经预处理的支撑层上，真空干燥1?5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯?聚合物杂化全热交换膜。本发明的全热交换膜，可有效的阻隔有害气体，具有高的能量交换效率、机械性能、热稳定性及抗菌性，可以按照现有已知的方法组装成全热交换元件，用在全热交换器中。
【专利说明】
一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和 应用
技术领域
[0001] 本发明属于空调全热回收技术领域，涉及一种全热交换膜及其制备方法和应用， 具体涉及一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜及其制备方法和使用该膜进行能量交 换的全热交换器。
【背景技术】
[0002] 随着建筑能耗的高速增长，建筑节能成为我国能源发展的重要战略，而建筑能耗 中有55%左右为采暖和空调能耗，是制约建筑节能的关键因素。随着人们生活水平的逐渐 提高，人们对室内空气品质的要求也越来越高，致使新风能耗成为空调能耗的重要组成部 分。因此，如何在保证室内空气质量的前提下，降低空调能耗已成为空调系统研究发展中的 最为重要的课题。研究表明：空调热回收系统能够将室外新风经过过滤、净化、热湿交换处 理后送进室内，同时又将室内污浊的排风经过过滤、净化、热湿回收之后排出室外，而且室 内空气温度基本不受新风流入的影响，有效提高建筑能耗比，可减小空调系统50%~80% 的新风负荷，可以有效地解决提高空气质量和降低空调能耗之间的矛盾。
[0003] 尽管国家标准GB/T21087-2007要求空气-空气能量回收装置在冬、夏季工况下的 焓交换效率分别达到55%、50%以上，但是到目前为止，由于技术的不成熟，国内大多数全 热交换器产品的热回收效率仅在50%左右，远落后于国际先进水平，并且普遍存在废气漏 气率高、易吸湿发霉等缺点，严重影响全热交换器的节能环保效果和使用寿命。
[0004] 因此获得高性能全热交换膜，适合于不同环境的系列新风优化系统，大大缩小我 国新风空气优化系统配套产品质量与国际先进水平的差距，打破发达国家技术壁皇，带动 相关产业的快速发展，将切实有力地推动国家"节能减排"的进程，具有深远的战略意义和 良好的社会效益。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是针对上述技术问题提供一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热 交换膜，这种膜能在保持高的有害气体阻隔性的同时，全热交换效率大幅度增加，并且氧化 石墨烯的加入有效改善了膜的机械性能、热稳定性及抗菌性。
[0006] 本发明所述的全热交换膜，包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述的 致密层复合在所述支撑层上;其中致密层的厚度为200M1~500mi。
[0007] 所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1~1:100质量比 聚合而成；
[0008] 进一步地，所述的全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。
[0009] 本发明的另一个目的是提供上述氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方 法，该方法包括以下步骤：
[0010] 步骤（1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5~20wt%的溶液;然后置于40~ 120 °C下加热搅拌6~lOh，得到聚合物溶液；
[0011] 所述的聚合物膜材料为亲水性聚合物，为淀粉类聚合物、聚乙烯醇、醋酸纤维素、 聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠、水性聚氨酯中的任意一种或几种混合物；
[0012] 步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W~1000W，超 声分散时间0. lh~5h，配制成0.01~0.2wt %的氧化石墨稀分散液；
[0013] 所述的溶剂A、B各自独立为去离子水、乙酸、丙酮、正庚烷、二甲基甲酰胺、甲基吡 咯烷酮中的任意一种或两种；
[0014] 步骤(3 )、将步骤(2)的氧化石墨烯分散液加入步骤（1)的聚合物溶液中，加热至40 ~120 °C并搅拌6~12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液;其中氧化石墨烯分散液中氧化 石墨烯为聚合物溶液中聚合物质量的0.1~lwt%;
[0015] 步骤(4)、对支撑层进行表面清洗预处理；
[0016] 所述支撑层为有机支撑层或无机支撑层，其中有机支撑层为聚砜、聚醚砜、聚乙 烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素中的任意一种支撑层;无机支撑层为氧 化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种材料或几种复合材料支撑层。
[0017] 步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为 200wii~500wii，真空干燥l_5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯-聚合物 杂化全热交换膜。
[0018] 所述步骤(5)采用流延法、压延法、刮膜、喷涂、旋涂或者浸入-提拉法。
[0019] 本发明的又一个目的是上述氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜可组装成全热 交换元件在全热交换器中的应用。
[0020] 本发明的全热交换膜，可有效的阻隔有害气体，具有高的能量交换效率、机械性 能、热稳定性及抗菌性，可以按照现有已知的方法组装成全热交换元件，用在全热交换器 中。
[0021] 本发明的全热交换膜是将氧化石墨烯均匀分散于高分子聚合物的铸膜液中，利用 层状氧化石墨烯的快速水通道特性及高导热性，从而实现氧化石墨烯改性聚合物膜具有高 效的显热交换效率及潜热交换效率;氧化石墨烯/聚合物膜表面致密，有效的阻隔有害气 体，另外氧化石墨烯的加入，增加了膜的机械性能、热稳定性及抗菌性。膜的制备条件温和， 操作过程简单，易于批量规模化生产，具有较好的工业化生产基础和广阔的应用前景。 [0022]本发明的有益之处在于：
[0023] (1)提供了一种全新的性价比高的全热交换膜。
[0024] (2)本发明的全热交换膜制备方法简单，原料成本低，易于推广应用。
[0025] (3)本发明提供的可有效的阻隔有害气体，具有尚的能量交换效率、机械性能、热 稳定性及抗菌性的全热交换膜可用于全热空气交换器，为室内提供新鲜空气、有效排除污 浊有害空气、回收空调暖通能量(同时回收排风中显热和潜热）。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过实施例对发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0027] 本发明氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，采用以下方法制备而成：
[0028]步骤（1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5~20wt%的溶液;然后置于40~ 120 °C下加热搅拌6~lOh，得到聚合物溶液；
[0029] 所述的聚合物膜材料为亲水性聚合物，为淀粉类聚合物、聚乙烯醇、醋酸纤维素、 聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠、水性聚氨酯中的任意一种或几种混合物；
[0030] 步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W~1000W，超 声分散时间0. lh~5h，配制成0.01~0.2wt %的氧化石墨稀分散液；
[0031] 所述的溶剂A、B各自独立为去离子水、乙酸、丙酮、正庚烷、二甲基甲酰胺、甲基吡 咯烷酮中的任意一种或两种；
[0032]步骤(3)、将步骤(2)的氧化石墨烯分散液加入步骤（1)的聚合物溶液中，加热至40 ~120 °C并搅拌6~12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液;其中氧化石墨烯分散液中氧化 石墨烯为聚合物溶液中聚合物质量的0.1~lwt%;
[0033]步骤(4 )、对支撑层进行表面清洗预处理；
[0034] 所述支撑层为有机支撑层或无机支撑层，其中有机支撑层为聚砜、聚醚砜、聚乙 烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素中的任意一种支撑层;无机支撑层为氧 化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种材料或几种复合材料支撑层。
[0035] 步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液采用流延法、压延法、刮膜、喷涂、旋涂或者浸 入-提拉法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200mi~500mi，真空干燥l-5h，用去 离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯-聚合物杂化全热交换膜。
[0036] 上述制备得到的全热交换膜，包括氧化石墨烯/聚合物致密层、多孔支撑层，所述 的致密层复合在所述支撑层上;其中致密层的厚度为200WI1~500M1。所述的氧化石墨稀/聚 合物致密层为氧化石墨稀与聚合物按照0.1~1:100质量比聚合而成。
[0037]所述的全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。
[0038]以下实施例所采用的温度交换效率和焓交换效率测试方法均参照国家标准GB/ T21087-2007《空气-空气能量回收装置》中的夏季制冷工况，即新风侧干球温度35°C，湿球 温度28°C;排风侧干球温度27°C，湿球温度19.5°C;所制造的全热交换机芯交换面积约 10m 2。抗菌性能测试参照国家轻工行业标准QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和 抗菌效果》。
[0039] 实施例1
[0040] (1)将15g醋酸纤维素加入到85g醋酸中，于50°C下加热搅拌10h，溶液静置待用。 [0041] (2)将O.lg的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散功率为100W，超声时间为 5h，超声分散形成氧化石墨烯水溶液。
[0042] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的醋酸纤维素溶液中， 50°C加热搅拌10h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0043] (4)对80g/m2、厚度为100微米的聚砜支撑体进行表面清洗预处理；
[0044] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液采用溶剂蒸发法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层 上，厚度为200wii~500M1，真空干燥lh，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨稀-醋酸纤维素杂化全热交换膜。该全热交换膜可制作成平板膜元件。
[0045] 经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为1.6*104cm3/m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为68.0 %，焓交换效率73.8%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99% 〇
[0046] 对比实施例1
[0047] (1)将15g醋酸纤维素加入到85g醋酸中，于50°C下加热搅拌10h，溶液经过过滤、真 空脱泡后得到铸膜液。
[0048] (2)对80g/m2、厚度为100微米的聚砜支撑体进行表面清洗预处理；
[0049] (3)将步骤(1)制得的铸膜溶液采用溶剂蒸发法涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层 上，厚度为200wii~500WH，真空干燥lh，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得醋酸纤维素 全热交换膜。该全热交换膜可制作成平板膜元件。
[0050] 经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为0.5*104cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为50.1 %，焓交换效率54.6%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈10%〇
[0051 ] 实施例2
[0052] (1)将10g聚乙烯醇加入到90g水中，于90°C下加热搅拌8h，溶液静置待用。
[0053] (2)将0.08g的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散形成氧化石墨烯水溶 液。
[0054] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的聚乙烯醇溶液中，60 °(：加热搅拌10h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0055] (4)对80g/m2、厚度为90微米的聚醚砜支撑体进行表面清洗预处理；
[0056] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500wn，60°C干燥5h，制得氧化石墨烯-聚乙烯醇杂化全热交换膜。该全热交换膜可制作成 平板膜元件。
[0057]经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为3.4*102cm3/m 2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为64.5%，焓交换效率70.4%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99% 〇
[0058] 对比实施例2
[0059] (1)将10g聚乙烯醇加入到90g水中，于90°C下加热搅拌12h，经过过滤、真空脱泡后 得到铸膜液。
[0060] (2)对80g/m2、厚度为90微米的聚醚砜支撑体进行表面清洗预处理；
[0061] (3)将步骤(1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，60°C干燥5h制得聚乙烯醇全热交换膜。该全热交换膜可制作成平板膜元件。
[0062]经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为1.5*103cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为48.6%，焓交换效率52.2%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈15%〇
[0063] 实施例3
[0064] (1)将5g海藻酸钠加入到95g水中，于60°C下加热搅拌12h，溶液静置待用。
[0065] (2)将0.05g的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散形成氧化石墨烯水溶 液。
[0066] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的海藻酸钠溶液中，60 °(：加热搅拌10h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0067] (4)对聚偏氟乙烯中空纤维支撑体进行表面清洗预处理；
[0068] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液浸渍提拉法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上， 厚度为200M1~500則1，5()<€干燥511，制得氧化石墨稀-海藻酸钠杂化全热交换膜。该全热交 换膜可制作成中空纤维膜元件。
[0069] 经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为3.4*103cm3/m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为69.5 %，焓交换效率75.0%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99%
[0070] 对比实施例3
[0071] (1)将5g海藻酸钠加入到95g水中，于60°C下加热搅拌12h，经过过滤、真空脱泡后 得到铸膜液。
[0072] (2)对聚偏氟乙烯中空纤维支撑体进行表面清洗预处理；
[0073] (3)将步骤（1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，50 °C干燥5h制得海藻酸钠全热交换膜。该全热交换膜可制作成中空纤维膜元件。 [0074]经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为4.5*102cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为46.1 %，焓交换效率56.8%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈10%〇
[0075] 实施例4
[0076] (1)将10g丙烯酰胺加入到85g去离子水中，并加入适量的引发剂，在氮气保护条件 下，于120°C下加热，反应6h后静置、脱泡，即配制出均匀的聚丙烯酰胺溶液。
[0077] (2)将O.lg的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散功率为100W，超声时间为 5h，超声分散形成氧化石墨烯水溶液。
[0078] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的聚丙烯酰胺溶液中， 50°C加热搅拌6h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0079] (4)对80g/m2、厚度为100微米的聚四氟乙烯支撑体进行表面清洗预处理；
[0080] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，真空干燥12h制得氧化石墨烯-聚丙烯酰胺杂化全热交换膜。该全热交换膜可制作 成平板膜元件。
[0081]经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为0.6*104cm3/m 2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为67.0 %，焓交换效率72.9%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99% 〇
[0082] 对比实施例4
[0083] (1)将10g丙烯酰胺加入到85g去离子水中，并加入适量的引发剂，在氮气保护条件 下，于150°C下加热，反应40min后静置、脱泡，即配制出均匀的聚丙烯酰胺溶液。
[0084] (2)对80g/m2、厚度为100微米的聚四氟乙烯支撑体进行表面清洗预处理；
[0085] (3)将步骤（1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，真空干燥12h制得聚丙烯酰胺全热交换膜。该全热交换膜可制作成平板膜元件。
[0086] 经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为0.1*104cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为49.2%，焓交换效率53.5%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈10%〇
[0087] 实施例5
[0088] (1)将10g壳聚糖加入到90g水中，于40°C下加热搅拌10h，溶液静置待用。
[0089] (2)将0. lg的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散形成氧化石墨烯水溶液。
[0090] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的壳聚糖溶液中，50°C 加热搅拌l〇h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0091] (4)对Ti02陶瓷支撑体进行表面清洗预处理；
[0092] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液浸渍提拉法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上， 厚度为200wii~500_1，50°(：真空干燥1.511，制得氧化石墨烯-壳聚糖杂化全热交换膜。该全 热交换膜可制作成管式膜元件。
[0093]经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为1.2*104cm 3/m2 ? day ? 0.1 ? MPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为
[0094] 200m3/h条件下，温度交换效率为65.5 %，焓交换效率72.3 %。抗菌性能:对大肠埃 希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率>99%。
[0095] 对比实施例5
[0096] (1)将10g壳聚糖加入到90g醋酸中，于25°C下加热搅拌12h，经过过滤、真空脱泡后 得到铸膜液。
[0097] (2)对Ti02陶瓷支撑体进行表面清洗预处理；
[0098] (3)将步骤（1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，50°C真空干燥1.5h制得壳聚糖全热交换膜。该全热交换膜可制作成管式膜元件。 [0099]经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为0.5*104cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为45.6%，焓交换效率50.8%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈20% 〇
[0100] 实施例6
[0101] (1)将8g聚氨酯和10g羟烷基淀粉加入到82g水中，于50°C下加热搅拌12h形成聚氨 酯/羟烷基淀粉混合溶液，溶液静置待用。
[0102] (2)将0.05g的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散形成氧化石墨烯水溶 液。
[0103] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的聚氨酯/羟烷基淀粉 混合溶液中，50°C加热搅拌10h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0104] (4)对氧化铝/氧化锆中空纤维支撑体进行表面清洗预处理；
[0105] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液浸渍提拉法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上， 厚度为200mi~500mi，50°C干燥5h，制得氧化石墨烯-聚氨酯/羟烷基淀粉杂化全热交换膜。 该全热交换膜可制作成中空纤维膜元件。
[0106]经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为6.9*103cm3/m 2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为68.8 %，焓交换效率76.0%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99%
[0107] 对比实施例6
[0108] (1)将8g聚氨酯和10g羟烷基淀粉加入到82g水中，于50°C下加热搅拌12h形成聚氨 酯/羟烷基淀粉混合溶液，溶液静置待用。
[0109 ] (2)对氧化铝/氧化锆中空纤维支撑体进行表面清洗预处理；
[0110] (3)将步骤(1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200WH ~500wii，50°C干燥5h制聚氨酯/羟烷基淀粉全热交换膜。该全热交换膜可制作成中空纤维 膜元件。
[0111] 经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为6.3*102cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为44.6%，焓交换效率58.9%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈10%〇
[0112] 实施例7
[0113] (1)将20g聚氯乙烯加入到80g丙酮中，于120°C下加热搅拌6h形成聚氯乙烯溶液， 溶液静置待用。
[0114] (2)将0.005g的氧化石墨烯溶于50mL去离子水中，超声分散形成氧化石墨烯水溶 液。
[0115] (3)将步骤(2)中的氧化石墨烯的水分散液加入步骤（1)中的聚氯乙烯溶液中，50 °(：加热搅拌10h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液。
[0116] (4)对聚乙烯支撑体进行表面清洗预处理；
[0117] (5)将步骤(3)制得的铸膜溶液浸渍流延法涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上， 厚度为200M1~500則1，5() <€干燥511，制得氧化石墨稀-聚氯乙稀杂化全热交换膜。该全热交 换膜可制作成平板膜元件。
[0118] 经检测，本实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为6.9*103cm3/m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换效率 为65.4%，焓交换效率70.8%。抗菌性能：对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率〉 99%
[0119] 对比实施例7
[0120] (1)将20g聚氯乙烯加入到80g丙酮中，于120°C下加热搅拌6h形成聚氯乙烯溶液， 溶液静置待用。
[0121] (2)对聚乙烯支撑体进行表面清洗预处理；
[0122] (3)将步骤(1)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(3)经预处理的支撑层上，厚度为200m ~500mi，50°C干燥5h制聚氯乙烯全热交换膜。该全热交换膜可制作成平板膜元件。
[0123] 经检测，本对比实施例制备的全热交换薄膜，二氧化碳气体透过量为0.9*103cm3/ m2 ? day ? O.IMPa;制成全热交换膜机芯，在新风和排风风量均为200m3/h条件下，温度交换 效率为43.6%，焓交换效率56.9%。抗菌性能:对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率 〈10%〇
[0124] 实施例8
[0125] 将铝箱、国内外商业膜以及自制膜制成交换面积10m2的相同膜组件。进行温度交 换效率和焓交换效率性能测试，在新风和排风风量均为200m 3/h条件下，结果如下表所示：
[0127] 结果表明，本发明的氧化石墨烯改性全热交换膜与铝箱、国内外商业膜相比，温度 交换效率和焓交换效率具有明显的优势，且具有较佳的有害气体阻隔性。
[0128] 上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合 本发明要求，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于包括氧化石墨烯/聚合物致 密层、多孔支撑层，所述的致密层复合在所述支撑层上； 所述的氧化石墨烯/聚合物致密层为氧化石墨烯与聚合物按照0.1~1:100质量比聚合 而成。2. 如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于致密层 的厚度为200μηι~500μηι。3. 如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜，其特征在于所述的 全热交换膜为可制成管式膜、中空纤维膜或平板膜。4. 一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方法，其特征在于该方法包括以 下步骤： 步骤（1)、将聚合物膜材料加入溶剂A中，配制成5~20wt%的溶液;然后置于40~120 °C 下加热搅拌6~IOh，得到聚合物溶液； 步骤(2)、将氧化石墨烯加入溶剂B中超声分散，超声分散功率为100W~1000W，超声分 散时间〇. Ih~5h，配制成0.01~0.2wt %的氧化石墨稀分散液； 步骤（3)、将步骤（2)的氧化石墨烯分散液加入步骤（1)的聚合物溶液中，加热至40~ 120 °C并搅拌6~12h，然后过滤、真空脱泡后得到铸膜液;其中氧化石墨烯分散液中氧化石 墨稀为聚合物溶液中聚合物质量的〇. 1~lwt% ; 步骤(4 )、对支撑层进行表面清洗预处理； 步骤(5)、将步骤(3)制得的铸膜溶液涂覆在步骤(4)经预处理的支撑层上，厚度为200μ m~500μπι，真空干燥l-5h，用去离子水洗至中性，室温下干燥制得氧化石墨烯-聚合物杂化 全热交换膜。5. 如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜或权利要求4所述的 制备方法，其特征在于所述的聚合物膜材料为亲水性聚合物，为淀粉类聚合物、聚乙烯醇、 醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、壳聚糖、海藻酸钠、水性聚氨酯中的任意一种或几种混 合物。6. 如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜或权利要求4所述的 制备方法，其特征在于所述支撑层为有机支撑层或无机支撑层，其中有机支撑层为聚砜、聚 醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯或醋酸纤维素中的任意一种支撑层;无机支撑 层为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种材料或几种复合材料支撑层。7. 如权利要求4所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方法，其特征 在于所述的溶剂A、B各自独立为去离子水、乙酸、丙酮、正庚烷、二甲基甲酰胺、甲基吡咯烷 酮中的任意一种或两种。8. 如权利要求4所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜的制备方法，其特征 在于所述步骤(5)采用流延法、压延法、刮膜、喷涂、旋涂或者浸入-提拉法。9. 如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚合物杂化的全热交换膜可组装成全热交换 元件在全热交换器中的应用。
【文档编号】B01D67/00GK105879706SQ201610361406
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】韩秋, 薛立新, 赵永青, 王艺伟
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所