[发明专利]一种具有非定向纳米通道的复合分离膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有非定向纳米通道的复合分离膜，其特征在于，所述复合分离膜的多孔支撑层中镶嵌含有非定向二维纳米通道的核壳结构纳米粒子，所述多孔支撑层厚度为20μm～80μm，所述纳米粒子粒径为10μm～50μm，多孔支撑层表面凸出的纳米粒子伸入到致密层中，使纳米通道进出口恰好露出膜表面。

2.一种权利要求1所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)含有非定向二维纳米通道的多孔支撑层的制备：将所述的纳米粒子分散于溶剂中，形成稳定的纳米粒子悬浮液，然后向悬浮液中加入高分子材料和添加剂，加热搅拌，静置脱泡，得到稳定的铸膜液，使用刮刀将铸膜液在无纺布上形成液态膜，经过凝胶浴发生相转化后形成一定厚度的固态膜，得到含有核壳结构的多孔支撑层，然后将固态膜在去离子水中浸泡24小时以上后浸泡于亚硫酸氢钠溶液中保存；所述铸膜液中高分子材料含量为10％～25wt％，添加剂含量为3％～15wt％，纳米粒子含量为0.05％～0.5wt％，其余为溶剂；

(2)致密层的制备：以步骤(1)所得的含有核壳结构的多孔支撑层作为基膜，采用界面聚合法制备复合膜。

3.根据权利要求2所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子由核体微球材料和壳体材料构成，壳体材料对核体微球材料层层包裹形成核壳结构，所述的壳体材料包括单壳体材料和双壳体材料。

4.根据权利要求3所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，单壳体材料包括氧化石墨烯或氧化石墨烯的衍生物，氧化石墨烯的衍生物为羧基化石墨烯、氨基化石墨烯和磺酸化石墨烯；双壳体材料包括氧化石墨烯或其衍生物，以及能和氧化石墨烯或其衍生物发生化学反应或静电力结合的物质，所述核体微球包括高分子材料微球和无机材料微球。

5.根据权利要求4所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，单壳体材料层层包裹核体微球材料的制备方法，具体为：将氧化石墨烯或其衍生物分散于去离子水中，得到一定浓度的分散液，然后向分散液中加入一定量的具有一定粒径的微球，依靠氧化石墨烯或其衍生物与微球之间的化学反应、静电吸附或共价键吸附，氧化石墨烯或其衍生物自组装到微球表面，形成多层球壳结构，经过对分散液进行多次过滤洗涤，去除未组装的氧化石墨烯或其衍生物，然后对分散液进行冷冻干燥，得到具有非定向二维纳米通道的核壳结构纳米粒子。

6.根据权利要求4所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，双壳体材料层层包裹核体微球材料的制备方法，具体为：将一定浓度的具有一定粒径的微球加入去离子水中均匀分散，加入物质A并搅拌一定时间后进行过滤洗涤，去除未组装到微球表面的物质A，将表面组装有物质A的微球重新分散在去离子水中，并加入物质B，物质B与微球表面的物质A发生化学反应或静电吸附，搅拌一定时间后进行过滤洗涤，去除未组装到微球表面的物质B，如此交替进行数次，将物质A和物质B层层自组装到核体微球表面，物质A与核体微球之间能够发生化学反应、静电吸附或共价键吸附，物质A为氧化石墨烯或其衍生物，物质B为易与氧化石墨烯或其衍生物发生化学反应或静电吸附的物质。

7.根据权利要求4所述具有非定向二维纳米通道的复合分离膜的制备方法，其特征在于，所述核体微球为壳聚糖、季铵盐壳聚糖微球、氨基化壳聚糖微球、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、二氧化硅和氨基化二氧化硅中的一种，所述的氧化石墨烯或其衍生物在分散液中的浓度控制在0.001mg/ml～0.1mg/ml，核体微球浓度控制在0.1mg/ml～10mg/ml，核体微球粒径控制在10μm～50μm。