CN110921764A - 复合涂层水过滤膜及其制备方法 - Google Patents

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王成豪
翁星星
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Abstract

本发明属于膜过滤技术领域，具体涉及一种复合涂层水过滤膜及其制备方法。其中，复合涂层水过滤膜包括：基膜、位于基膜表面的吸附填料和涂覆在吸附填料表面的过滤胶层；以及所述基膜为纳米级多孔薄膜，其孔径为1‑500nm。

Description

复合涂层水过滤膜及其制备方法
技术领域
本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种复合涂层水过滤膜及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展，工业生产用水的增多，导致客户对水处理的需求越来越大，常规过滤膜属于海绵状物体，孔径较大，无法兼顾杂质离子和小的杂质颗粒。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合涂层水过滤膜及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合涂层水过滤膜，包括：基膜、位于基膜表面的吸附填料和涂覆在吸附填料表面的过滤胶层；以及所述基膜为纳米级多孔薄膜，其孔径D50分布为1-500nm。
进一步，所述纳米级多孔的孔径D50分布为20-60nm。
进一步，所述纳米级多孔薄膜包括PE薄膜、PP薄膜、PDFA薄膜、PVDF薄膜、芳纶薄膜、无纺布薄膜中的任一种。
进一步，所述吸附填料包括多孔无机盐、活性炭、聚丙烯酰胺、氧化铝、有机吸附剂中的一种或几种混合。
进一步，所述吸附填料的厚度为0.1-20μm。
进一步，所述过滤胶层包括水性粘结剂；以及所述水性粘结剂包括丙烯酸类粘结剂、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
进一步，所述过滤胶层的厚度为0.1-5μm。
进一步，所述吸附填料和过滤胶层均为多层，并依次交替复合叠加在基膜表面。
又一方面，本发明还提供了一种复合涂层水过滤膜的制备方法，包括如下步骤：步骤S1,选取基膜；步骤S2,在基膜表面涂覆一层吸附填料；以及步骤S3,在吸附填料表面涂覆一层过滤胶层。
进一步，依次重复步骤S2、步骤S3，以使基膜表面交替覆盖吸附填料和过滤胶层。
本发明的有益效果是，本发明的复合涂层水过滤膜及其制备方法通过在基膜上依次覆盖吸附填料、过滤胶层，由于基膜属于疏水层，过滤胶层为亲水层，使得复合涂层水过滤膜具有单向过滤能力和粘接能力，同时兼顾杂质离子和杂质颗粒的吸附效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的复合涂层水过滤膜的结构示意图；
图2是本发明的多层涂层的复合涂层水过滤膜的结构示意图；
图3是污水通过复合涂层水过滤膜过滤后的导电率对比图；
图4是复合涂层水过滤膜与现有技术的常规过滤膜的分别处理污水后，污水导电率的对比图；
图中：基膜1，吸附填料2，过滤胶层3。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
名词定义：
现对本申请中出现的专有名词或英文缩写进行定义或解释，如表1所示：
表1名词或缩写解释对照表
名词或缩写 中文解释
PE 聚乙烯
PP 聚丙烯
PVA 聚乙烯醇
PVDF 聚偏氟乙烯
实施例1
图1是本发明的复合涂层水过滤膜的结构示意图。
如图1所示，本实施例1的复合涂层水过滤膜，包括：基膜1、位于基膜1表面的吸附填料2和涂覆在吸附填料2表面的过滤胶层3；三者通过胶层进行粘接，以及所述基膜1为纳米级多孔薄膜，其孔径D50分布为1-500nm。孔径超出范围后会导致隔膜透水能力变差。
可选的，所述纳米级多孔的孔径为20-350nm；优选的，所述纳米级多孔的孔径D50分布为20-60nm，例如：30nm、40nm、50nm。孔径越小，水穿孔的厚度能力越强。
作为纳米级多孔薄膜的一种可选的实施方式。
所述纳米级多孔薄膜包括PE薄膜、PP薄膜、PDFA薄膜、PVDF薄膜、芳纶薄膜、无纺布薄膜中的任一种。优选为PE薄膜或PP薄膜。市场应用范围广，性价比高。
作为吸附填料的一种可选的实施方式。
所述吸附填料包括多孔无机盐、活性炭、聚丙烯酰胺、氧化铝、有机吸附剂中的一种或几种混合。优选为活性炭、氧化铝、聚丙烯酰胺中的任一种及其混合物。。市场应用范围广，性价比高。
可选的，所述吸附填料的厚度为0.1-20μm，优选为2-4μm。保证过滤效果的情况下，过滤效率高。
本实施方式的吸附填料通过吸附水中的杂质离子和细小的杂质颗粒，且本填料具有吸附效果好，性价比高的优势。
作为过滤胶层的一种可选的实施方式。
所述过滤胶层包括水性粘结剂；以及所述水性粘结剂包括丙烯酸类粘结剂、聚乙烯醇中的一种或几种混合。优选为丙烯酸类粘结剂、聚乙烯醇及其混合物。粘接效果好，材料环保；
可选的，所述过滤胶层的厚度为0.1-5μm，优选为0.1-4μm。
本实施方式的过滤胶层通过改善薄膜表面的粗糙度，进而提升薄膜表面的表面能，使水可以在薄膜表面进行铺展，另外润湿后的胶层还具有粘接作用，使薄膜与薄膜之间进行粘接。这些过滤胶层具有粘接效果好，材料环保，改善界面效果明显的优点；
图2是本发明的多层涂层的复合涂层水过滤膜的结构示意图。
进一步，见图2，所述吸附填料2和过滤胶层3均为多层，并依次交替复合叠加在基膜1表面。交替复合可以实现多级过滤，兼顾去除有害离子和细小颗粒杂质的优势。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2的复合涂层水过滤膜的制备方法包括如下步骤：步骤S1,选取基膜；步骤S2,在基膜表面涂覆一层吸附填料；以及步骤S3,在吸附填料表面涂覆一层过滤胶层。
可选的，依次重复步骤S2、步骤S3，以使基膜表面交替覆盖吸附填料和过滤胶层。
关于复合涂层水过滤膜的组分含量和具体实施过程参见实施例1中的相关论述，在此不再赘述。
实施例3
(1)选取孔径D50＝35nm的PE薄膜；
(2)在PE薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为2μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层0.5μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例4
(1)选取孔径D50＝20nm的PP薄膜；
(2)在PP薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的活性炭涂层，涂层厚度为0.1μm；
(3)在活性炭涂层表面再涂上一层5μm的丙烯酸类粘结剂，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例5
(1)选取孔径D50＝60nm的PDFA薄膜；
(2)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为20μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层0.1μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例6
(1)选取孔径D50＝1nm的PDFA薄膜；
(2)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为4μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层4μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例7
(1)选取孔径D50＝500nm的PDFA薄膜；
(2)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为20μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层0.1μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例8
(1)选取孔径D50＝500nm的PDFA薄膜；
(2)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为20μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层0.1μm的聚乙烯醇；
(4)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为20μm；
(5)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层0.1μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例9
(1)选取孔径D50＝500nm的PDFA薄膜；
(2)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为10μm；
(3)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层3μm的聚乙烯醇；
(4)在PDFA薄膜上涂覆一层D50＝0.8μm的α-AL2O3涂层，涂层厚度为3μm；
(5)在α-AL2O3涂层表面再涂上一层1μm的聚乙烯醇，形成所述复合涂层水过滤膜。
实施例10
图3是污水通过复合涂层水过滤膜过滤后的导电率对比图。
图4是复合涂层水过滤膜与现有技术的常规过滤膜的分别处理污水后，污水导电率的对比图。
对实施例3的复合涂层水过滤膜和现有技术中的常规过滤膜(如海绵状物体)分别进行性能测试，具体操作如下：
采用工业污水10ml，首先对其进行电导率测试，然后滴加到复合涂层水过滤膜的表面进行过滤，检测过滤之后水的电导率值，以用于评定复合涂层水过滤膜对污水的处理能力。
如图3所示，经过复合涂层水过滤膜进行过滤的工业污水，将污水中的杂质离子吸收，其电导率由200μs/cm降低到5μs/cm，已经达到饮用水的标准。
如图4所示，本申请的复合涂层水过滤膜与现有技术的常规过滤膜(如海绵状物体)在处理污水后，污水的导电率分别为5μs/cm和50μs/cm，说明常规过滤膜在处理污水时，污水中大量的杂质离子未被吸收，这是由于常规过滤膜孔径较大，无法兼顾杂质离子和小的杂质颗粒。
综上所述，本申请的复合涂层水过滤膜及其制备方法通过在基膜上依次覆盖吸附填料、过滤胶层，由于基膜属于疏水层，过滤胶层为亲水层，使得复合涂层水过滤膜具有单向过滤能力和粘接能力，同时兼顾杂质离子和杂质颗粒的吸附效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种复合涂层水过滤膜，其特征在于，包括：
基膜、位于基膜表面的吸附填料和涂覆在吸附填料表面的过滤胶层；以及
所述基膜为纳米级多孔薄膜，其孔径D50分布为1-500nm。
2.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述纳米级多孔的孔径D50分布为20-60nm。
3.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述纳米级多孔薄膜包括PE薄膜、PP薄膜、PDFA薄膜、PVDF薄膜、芳纶薄膜、无纺布薄膜中的任一种。
4.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述吸附填料包括多孔无机盐、活性炭、聚丙烯酰胺、氧化铝、有机吸附剂中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述吸附填料的厚度为0.1-20μm。
6.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述过滤胶层包括水性粘结剂；以及
所述水性粘结剂包括丙烯酸类粘结剂、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述过滤胶层的厚度为0.1-5μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合涂层水过滤膜，其特征在于，
所述吸附填料和过滤胶层均为多层，并依次交替复合叠加在基膜表面。
9.一种复合涂层水过滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,选取基膜；
步骤S2,在基膜表面涂覆一层吸附填料；以及
步骤S3,在吸附填料表面涂覆一层过滤胶层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
依次重复步骤S2、步骤S3，以使基膜表面交替覆盖吸附填料和过滤胶层。
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