[发明专利]一种高强度亚微米孔分离膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及分离膜制备技术，具体为一种能够提高分离膜强度、延长分离膜使用寿命的亚微米孔分离膜及其制备方法和应用，可应用到工作温度低于130℃环境下的水处理、气体净化等液体或气体的分离系统中。

背景技术：

膜技术是当代新型高效分离技术，是多学科交叉的产物，与传统的分离技术比较，它具有高效、节能、过程易控、操作方便、环境友好、便于放大，特别是容易与其他技术集成等优点。近年来，膜技术已广泛而有效地应用于能源、电子、石油化工、医药卫生、生化、环境、冶金、轻工、食品、重工和人民生活等领域，形成了新型的高技术产业。在当今世界上能源短缺、水资源匮乏和环境污染日益严重的情况下，膜技术更得到了世界各国的重视，已成为推动国家支柱产业发展、改善人类生存环境、提高人民生活质量的共性技术。

目前，膜科学的主要发展方向为：①集成膜过程；②杂化过程；③水的电渗离解；④细胞培养的免疫隔离；⑤膜反应器；⑥催化膜。据统计，1998年，全球膜产品销售额达到44亿美元，中国膜工业协会根据近几年膜工业发展速度和经济建设的需求分析预测：我国膜工业年均增速将保持在15％左右，到2015年，膜市场需求可望超过200亿元，将占世界总量的10％～15％，最大的市场为生物医学市场[文献1：李旭祥，分离膜制备与应用，2004年2月，化学工业出版社，P2]。

目前，我国的膜工业已经初具规模。但是，和世界各工业先进国相比还相差甚远。我国膜工业还很年轻，规模也小，基础薄弱。当前存在的主要问题有以下几个方面：(1)技术水平较低。其中一方面是膜材料研究比较薄弱，目前有不少膜用原材料仍然需要从国外引进；另一方面膜组器件性能低。二十世纪八十年代中期，国家科技攻关研制成功的醋酸纤维素反渗透膜，因性能欠佳，无法与国外反渗透复合膜竞争，而目前我国开发的反渗透复合膜尚未大批量生产，引进的几条反渗透复合膜生产线，由于种种原因，其产品性能仍逊色于国外同类产品先进水平。(2)膜品种少。目前，我国能生产的反渗透膜只有醋酸纤维素膜，包括引进的几条生产线在内，还有聚酰胺复合膜。海水型、耐温型、高通量型、抗污染型及卫生型等一批高性能反渗透复合膜还不能生产；纳滤膜尚未批量生产；国外超滤、微滤膜的品种有40多种，而我国只有十几种，高档产品还需要进口；气体分离膜也单一；无机膜仅限于陶瓷微滤膜产业化，大量的膜品种还不能生产[文献2：徐南平，邢卫红，赵谊江，无机分离膜技术与应用，2003年3月，化学工业出版社，P2-3]。(3)应用领域窄。到目前为止，液体分离膜技术应用仍集中在“水处理”，而且应用比较成熟的是各种纯水的制备，而海水淡化、废水处理等众多应用还处在市场开发阶段，气体分离膜技术应用也没有全面展开，无机膜技术应用也刚起步。(4)应用效益差。由于分离膜强度低、通量小等原因而导致分离膜使用寿命短，从而使得我国膜技术的应用效益大打折扣。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种强度高、使用寿命长的亚微米孔分离膜及其制备方法和应用，解决工作温度低于130℃的环境下，现有有机分离膜机械强度低、分离效果差、使用寿命短等问题。

本发明的技术方案是：

一种高强度亚微米孔分离膜，该分离膜是选用超高分子量聚乙烯粉体为原材料，通过加热烧结的方法制备亚微米孔分离膜，整体分离膜有内部支撑体和外部分离膜两层构成，支撑体厚度在9-20毫米，整体分离膜厚度在15-30毫米，分离膜滤孔直径在0.15-0.06微米范围内可调。

所述的高强度亚微米孔分离膜的制备方法，以超高分子量聚乙烯为原材料，通过烧结法制备亚微米孔分离膜，具体步骤如下：

(1)超高分子量聚乙烯粉体的分筛；

(2)支撑体的烧结；

(3)整体分离膜的制备。

所述超高分子量聚乙烯粉体的分筛是首先用80目和120目的网筛将超高分子量聚乙烯粉体中的大颗粒和细粉分别去除，然后再用100目的网筛将80-120目的超高分子量聚乙烯粉体进行分筛。

所述支撑体的烧结可以通过以下4个步骤完成：(1)根据计算结果称出所需重量的80-100目超高分子量聚乙烯粉体；(2)分别将超高分子量聚乙烯粉体装入两个不同的支撑体专用模具，整平并装好；(3)将装好粉体的模具均放入干燥箱中加热，在142-144℃的温度下保温4-6小时，然后停止加热并随炉冷却到室温取出，即可得到所需的分离膜支撑体。