[发明专利]碳中空纤维膜

权利要求书

1.一种生产非对称纤维素中空纤维的方法，包括以下步骤：

a)提供包含纤维素、至少一种离子液体和任选的一种或多种助溶剂的原液溶液；

b)将所述原液溶液和包含水、至少一种离子液体和任选的一种或多种助溶剂的孔液共挤出至气态气氛中；

c)在至少一个包含水的凝固浴中将共挤出的所述原液溶液和所述孔液冷却以形成水润湿纤维，其中凝固浴的温度大于40℃；

d)将所述水润湿纤维与至少一种表面张力低于水的表面张力的有机溶剂接触；并且任选地

e)将所述纤维干燥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述原液溶液中的纤维素是微晶纤维素(MCC)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原液溶液中纤维素的量为1.0至25.0wt.％，优选5.0至25.0wt.％，更优选5.0至20.0wt.％，例如10.0至15.0wt.％。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述离子液体包含1-乙基-3-甲基咪唑鎓阳离子，例如，其中所述离子液体选自由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、氯化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐和溴化1-丁基-3,5-二甲基吡啶组成的组；最优选1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述助溶剂为极性溶剂，优选非质子极性溶剂，例如二甲基亚砜(DMSO)或DMF。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述凝固浴的温度在41至80℃的范围内，优选41至70℃，更优选45至70℃，例如45至60℃。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述表面张力低于水的表面张力的有机溶剂选自C1-C6醇、C5-C8直链或支链脂肪烃，或其混合物；优选地，其中有机溶剂选自异丙醇、正己烷或其混合物。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤d)包括将所述水润湿纤维依次与至少两种不同的表面张力低于水的表面张力的有机溶剂接触；例如，与选自由C1-C6醇组成的组的溶剂的第一接触步骤，如异丙醇，然后与选自C5-C8直链或支链脂肪烃的组的溶剂的第二接触步骤，如正己烷。

9.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法生产的非对称纤维素中空纤维；所述纤维主要由纤维素II组成。

10.一种生产非对称碳中空纤维膜(CHFM)的方法，包括以下步骤：

a)提供非对称纤维素中空纤维；和

b)热解所述非对称纤维素中空纤维；

其中所述提供非对称纤维素中空纤维的步骤a)包括进行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中直接热解所述非对称纤维素中空纤维，即在热解之前不进行任何额外的处理步骤，例如与含硅化合物接触。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中热解步骤b)涉及将所述非对称纤维素中空纤维加热到至少500℃的温度，例如500至900℃，优选至少600℃，更优选至少800℃。

13.一种根据权利要求10至12中任一项所述的方法生产的非对称碳中空纤维膜(CHFM)。

14.一种具有致密外层和同心多孔内层的非对称碳中空纤维膜。

15.根据权利要求13或14所述的非对称碳中空纤维膜，其具有通过X射线光电子能谱(XPS)测定的小于1.0at.％的硅含量，例如小于0.5at.％，优选小于0.1at.％，最优选小于0.05at.％。