【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分离膜及其制备方法、滤芯。
技术介绍
1、冶金工业过程中会产生大量的重金属污染物，由于重金属污染对人体危害大、持久时间长和不可降解等特点，需要从源头防控重金属污染。健康专家指明和实践证明，不含矿物质的纯净水不适合长期饮用，尤其是老人、孕妇和儿童长期饮用对健康更为不利，因为人体新陈代谢需要矿物质，而饮用水是人们获得矿物质和多种微量元素的主要来源之一。因此，开发一种水通量大，能够在去除重金属的同时保留矿物质，性能稳定性佳的分离膜或滤芯具有广泛的市场价值和应用前景。
2、现有技术中较为常见的水处理产品是反渗透/纳滤膜滤芯。反渗透滤芯的工作原理是对水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而水中包括重金属在内的绝大部分无机盐，有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，反渗透滤芯可以有效去除重金属，提高饮用水的水质，但同时会去除水中部分矿物质。
3、纳滤膜是一种压力驱动膜，其成本低，水通量高，对小分子有机物和多价盐有高截留率，能适当保留对人体有益的矿物质，但是对重金属离子、硫等其他污染物的截留率很低。
4、目前市场上的净水机为了实现去除重金属且保留矿物质的技术效果，采用的技术是通过纳滤滤芯和nsp滤芯(膜色谱滤芯)复合的方式实现。首先，采用多支滤芯复合的方式，会导致滤芯体积偏大、水路复杂、水阻偏大且流量偏低；其次，由于采用滤芯复合的方式需要使用多支滤芯，且复合滤芯中需要采用结构件进行组合，导致总体成本偏高；最后，多支滤芯复合的方式容易造成水垢堆积，通常自来水含有一定浓度
技术实现思路
1、针对所要解决的技术问题是为了克服现有技术中存在的分离膜或滤芯的水通量不足，且无法在去除重金属和降低产水结垢风险的同时保留矿物质，性能稳定性不佳的缺陷，而提供了一种分离膜及其制备方法、滤芯，所述分离膜和滤芯不仅能够去除水中的重金属，还能在保留矿物质的同时降低产水结垢风险；并且，分离膜的各层之间结合能力强、运行稳定性高、膜厚度薄、水通量大、生产成本低。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
3、本专利技术提供了一种分离膜，包括依次叠设的纳滤分离层、静电纺丝纳米纤维层和聚乙烯隔膜；
4、所述纳滤分离层中包含水相原料和油相原料的界面聚合产物；
5、所述水相原料包含单宁酸；
6、所述静电纺丝纳米纤维层包含胺类基团；
7、所述纳滤分离层、静电纺丝纳米纤维层以及聚乙烯隔膜通过单宁酸与胺类基团形成的化学键，胺类基团与油相原料形成的化学键，以及单宁酸与聚乙烯隔膜之间的疏水作用结合。
8、本专利技术中，较佳地，所述分离膜满足以下条件中的一种或多种：
9、所述分离膜的厚度为10-30μm，例如，10μm、20μm和30μm；
10、所述纳滤分离层的厚度为50-80nm，例如，53nm、68nm和80nm；
11、所述静电纺丝纳米纤维层的厚度为5-20μm，例如，5μm、12μm和20μm；
12、所述聚乙烯隔膜的厚度为5-10μm，例如，5μm、8μm和10μm。
13、本专利技术还提供了一种分离膜的制备方法，其包括如下步骤：
14、s1，利用静电纺丝工艺将多胺类化合物、交联剂、成膜材料形成的纺丝溶液纺成丝，用聚乙烯隔膜作为接收基材，形成纳米纤维膜，并作为基膜；
15、s2，将所述基膜依次经过包含水相原料的水相溶液和包含油相原料的油相溶液浸泡处理，烘干即可；
16、所述水相原料包含单宁酸。
17、在本方案中，聚乙烯与单宁酸之间存在疏水相互作用，多胺类化合物的胺类基团能与单宁酸发生化学反应。利用聚乙烯与单宁酸的结合力以及单宁酸与胺类基团的化学反应，能够强化聚乙烯基膜与纳米纤维层之间的结合力，有效降低长时间运行后导致的膜性能的下降，提升膜运行稳定性。
18、本专利技术中，较佳地，步骤s1满足以下条件中的一种或多种：
19、①以各成分的质量占所述纺丝溶液总质量的质量分数计，所述多胺类化合物的质量分数为5-10％，例如，5％、7％和10％；
20、②所述交联剂的质量分数为1-2％，例如，1％、1.5％和2％；
21、③所述交联剂包括环氧氯丙烷、戊二醛、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种；
22、④所述成膜材料包括聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺中的任意一种；所述成膜材料较佳地为聚氨酯；
23、⑤所述成膜材料的质量分数为15-20％，例如，15％、17％和20％；
24、⑥所述多胺类化合物包括四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、壳聚糖中的一种或至少两种的组合；
25、所述多胺类化合物的分子量较佳地为100kda以上；
26、所述多胺类化合物较佳地含有多个胺类基团，例如伯胺基团；
27、⑦所述纺丝溶液的原料还包括氯化锂；
28、较佳地，所述氯化锂的质量分数为1-3％，例如，1％、2％和3％；
29、⑧所述静电纺丝的溶液的粘度为700-1500mpa·s。
30、在本方案中，纳米纤维层上的胺类基团可以与重金属离子形成络合作用，达到高效去除重金属的效果。
31、步骤s1中，较佳地，所述聚乙烯隔膜满足以下条件中的一种或多种：
32、所述聚乙烯隔膜为双向拉伸聚乙烯膜；
33、所述聚乙烯隔膜的膜片厚度为10-30μm，例如，10μm、20μm和30μm；
34、所述聚乙烯隔膜的孔径为0.2-1μm，例如，0.3μm、0.5μm和1μm；
35、所述聚乙烯隔膜的孔隙率为60-80％，例如，65％、70％和80％。
36、在本方案中，聚乙烯隔膜薄，因此可以减少滤芯体积，提高水通量；除此之外，聚乙烯隔膜相较传统无纺布价格更低，且纳滤膜上采用的无纺布只能进口，而聚乙烯隔膜可以采用国产。因此，使用聚乙烯隔膜能够降低纳滤膜生产成本，有利于提高国产化能力。
37、步骤s1中，较佳地，所述纺丝溶液的形成过程为：将各原料与溶剂混合均匀，加热搅拌，得到纺丝溶液；
38、较佳地，所述混合均匀的时间为0.5-1h，例如0.5h；
39、较佳地，所述加热搅拌的温度为80℃；
40、较佳地，所述加热搅拌的时间为1-2h，例如，1h、1.5h和2h。
41、步骤s1中，较佳地，所述静电纺丝工艺满足以下条件中的一种或多种：
42、所述静电纺丝工艺的纺丝电压为70-95kv，例如，70kv、80kv和90kv；
43、所述静电纺丝工艺的电极丝与收集器的距离为15-25cm，例如，15cm、20cm和25cm；
44、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分离膜，其特征在于，包括依次叠设的纳滤分离层、静电纺丝纳米纤维层和聚乙烯隔膜；
2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于，所述分离膜满足以下条件中的一种或多种：
3.一种分离膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，以各成分的质量占所述纺丝溶液总质量的质量分数计，所述多胺类化合物的质量分数为5-10％，例如，5％、7％和10％；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述聚乙烯隔膜满足以下条件中的一种或多种：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述静电纺丝工艺满足以下条件中的一种或多种：
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡处理满足以下条件中的一种或多种：
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述水相溶液为哌嗪和单宁酸的水溶液，其中，所述哌嗪的质量分数为0.02-0.06％，例如，0.02％、0.04％和0.06％；
9.一种分离膜，
10.一种滤芯，其特征在于，其包括如权利要求1～2、如权利要求9任意一项所述的分离膜和辅材；
...【技术特征摘要】
1.一种分离膜，其特征在于，包括依次叠设的纳滤分离层、静电纺丝纳米纤维层和聚乙烯隔膜；
2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于，所述分离膜满足以下条件中的一种或多种：
3.一种分离膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，以各成分的质量占所述纺丝溶液总质量的质量分数计，所述多胺类化合物的质量分数为5-10％，例如，5％、7％和10％；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚乙烯隔膜满足以下条件中的一种或多种：
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：林春儿，郭耀申，胡帆，陈承，刘红星，
申请(专利权)人：宁波方太厨具有限公司，
类型：发明
国别省市：
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