[发明专利]纳米纤维材料与脱盐过滤材料

说明书

技术领域

本发明是涉及纳米纤维材料，且特别是涉及一种具脱盐功能的过滤材料。

背景技术

由于地球暖化及工业环境污染日益严重，水处理变得十分重要，业界相继开发各种海水及废水的脱盐过滤材料(salt-rejecting filtration material)，除要能高效率处理水中盐类外，还希望能提高净水的通量。

美国专利US 4828700提出利用聚甲基丙烯酸甲酯系列的高分子进行交联反应，制备出具有在2000ppm盐水中脱盐条件为压力250psi、通量9.1GFD与脱盐率97.9％的海水淡化薄膜。

美国专利US 5464538提出含有正离子的乙烯单体，经过交联反应后制得薄膜，此薄膜同样具有在2500ppm盐水中脱盐条件为压力400psi、3.59GFD通量与91.8％脱盐率。

美国专利US 5755964提出一种过滤材料，其利用胺类化合物处理RO膜表面，以增加薄膜的湿润性，使RO薄膜具有在2000ppm盐水中脱盐条件为压力225psi、48GFD通量达到纳米过滤材料(nanofilteration)的等级。

然而，已知的脱盐过滤材料都以薄膜形式存在，需用高压来提高产水率，若是能制备出纤维形式的过滤材料，通过纤维的高表面积、高孔隙率及低压等特性，能更有效提高过滤材料的通量与脱盐率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米纤维材料，由于其具有高表面积、高孔隙率及低压的特性，所以这种材料用于脱盐过滤材料时能更有效地提高过滤材料的通量与脱盐率。

本发明提供一种纳米纤维材料，其为由离子高分子经纺丝形成的纳米纤维棉网，其中该离子高分子的结构式如下：

其中R₁为苯环磺酸基或烷链磺酸基；R₂为R₃为以及m/n为1/50～50/1；q≥0。

本发明另外提供一种脱盐过滤材料，其包含由离子高分子经纺丝形成的纳米纤维棉网，其中该离子高分子的结构式如下：

其中R₁为苯环磺酸基或烷链磺酸基；R₂为R₃为以及m/n为1/50～50/1，q≥0。

本发明的优点在于：本发明的纳米纤维材料一方面通过R₁与R₂的电性与溶于水中的离子产生电相斥作用，使得仅水可通过纳米纤维材料来提高脱盐效率；另一方面可以仅施加很小的压力，即可达到与RO膜相近的出水量，甚至通过串联多个即可在几乎不增加压力的条件下达到整体脱盐效率的提高。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，作详细说明如下：

具体实施方式

本发明提供一种纳米纤维材料，其为由离子高分子经纺丝形成的纳米纤维棉网，其中离子高分子的结构式如下：

其中R₁为苯环磺酸基或烷链磺酸基；R₂为R₃为以及m/n为1/50～50/1，q≥0。

当含盐的水通过此纳米纤维材料时，通过离子高分子R₁与R₂上的离子，与溶于水中的离子产生电相斥的作用，仅水可通过纳米纤维材料，而离子高分子的R₃结构的作用在于维持纳米纤维材料在水中的稳定性，使纳米纤维材料能长期稳定存在于水的环境中，此时q値大于0。于另外的实施例中，也可不存在R₃结构，此时q値等于0。

本发明的离子高分子通过纺丝方法将其制成纳米纤维棉网，并可与其它纤维材料形成复合纤维棉网。上述提及的纺丝方法包括溶液喷纺或静电纺丝法。纳米纤维棉网优点在于有更多表面积，棉网所呈现的电性会提高与盐的静电作用力，进而提高纳米纤维材料处理水中离子的能力。

再者，将本发明的离子高分子直接进行纺丝，即可制得纳米纤维棉网，因此不需要经过像已知薄膜的复杂制备程序。

通过纺丝方法制得的纳米纤维棉网，其直径为约20～700nm，其纳米纤维基重大于10g/m²，能将此纳米纤维材料应用于脱盐制程、废水处理、超纯水处理、水质软化或贵重金属回收。

此外，本发明另外提供一种脱盐过滤材料，包含由离子高分子经纺丝形成的纳米纤维棉网，其中离子高分子的结构式如同前述。