CN112387135B - 一种水过滤复合隔膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水过滤复合隔膜及其制备方法，所述复合隔膜为双层复合膜，所述复合隔膜由基膜和表面膜层高温热复合制得。本发明通过厚度较薄的聚乙烯多孔膜取代三层复合水过滤膜中的无纺布和聚砜层，直接将聚乙烯多孔膜与聚酰亚胺多孔膜进行复合，复合后的隔膜厚度显著下降，水穿过膜的行程大幅度降低，水穿过效率得到有效提升，从而促进水处理效率的提升，适合广泛推广与使用。

Description

一种水过滤复合隔膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及水过滤技术领域，具体为一种水过滤复合隔膜及其制备方法。

背景技术

本发明中所说的水过滤为针对水体进行处理的一种方式，具体为通过过滤介质将水中悬浮固体除去，从而获得清水。薄膜过滤是其中的一种方式，在对水体进行过滤时，水由薄膜上方进入，由于薄膜的机械阻留和吸附，使得水体中的悬浮物被留置。在传统的水过滤领域，常规使用的水过滤膜主要由聚酰亚胺、聚砜、无纺布，这三层复合制得，通过这三种材质制得的的复合膜，其常规厚度一般为140μm，其厚度较高，导致水穿过膜的行程过长，复合隔膜的过滤效率较低，影响水的处理量。因此，我们提出一种水过滤复合隔膜及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水过滤复合隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水过滤复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜和表面膜层，所述复合隔膜由基膜和表面膜层高温热复合制得。

进一步的，所述基膜为聚乙烯多孔膜，所述表面膜层为聚酰亚胺多孔膜。

进一步的，所述基膜的孔隙率为20～90％，所述基膜的孔径20～60nm，所述基膜的厚度2～32μm。

进一步的，所述表面膜层的厚度为0.1～1μm。

进一步的，所述复合隔膜的厚度为3～50μm，所述复合隔膜的孔径20～60nm。

在上述技术方案中，复合隔膜包括基膜和表面膜层，其中基膜为聚乙烯多孔膜，其厚底较薄，能够完全取代背景技术中提到的，三层复合水过滤膜中的无纺布和聚砜层，表面膜层为聚酰亚胺多孔膜，将聚乙烯多孔膜与聚酰亚胺多孔膜复合，复合后的隔膜厚度较小，使得水穿过膜的行程大幅度降低，水穿过效率显著提升，提高了水处理的效率。

进一步的，所述基膜和表面膜层之间还包括功能层，所述功能层的厚度为0.9～8μm。

进一步的，所述功能层为二氧化钛杀菌层，所述功能层由以下组分制得：聚均苯四甲酸二酐、二胺基二苯醚、酚醛树脂、钛酸丁酯、碳酸钙、氯化锌。

一种水过滤复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)选取聚乙烯多孔膜与聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

3)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为68～72℃，压力为0.4～0.8MPa，收卷，制得复合隔膜。

进一步的，所述功能层的制备工艺包括以下步骤：

取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于58～62℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于68～72℃温度下，搅拌4～6h，冷却至18～40℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌12～18min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7～8，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以6～30℃/min的升温速率，升温至545～600℃，保温3～6h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，超声处理20～30min，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置1～3h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置1～3h，加热至74～80℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以4～8mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为3～8次，干燥，制得功能层。

在上述技术方案中，酸性条件下，钛酸丁酯水解生成二氧化钛，并以苯扎氯铵作为结构导向，以碳酸钙作为模板，在高温下生成具有微孔的中空二氧化钛球体，提高所制二氧化钛的比表面积，增加其孔隙率，使得所制功能层能够有效抑制水体过滤时产生的对流，并控制水体中的杂质沉降，提高其吸附能力，促进所制复合隔膜过滤效率的提升，且二氧化钛为无机杀菌剂，抗菌能力强，抗菌范围广，能够赋予功能层杀菌、消毒能力；

酚醛树脂与氯化锌混合，进行高温处理，其中氯化锌与酚醛树脂中的水反应，生成的水合产物，发生体积膨胀，在酚醛树脂中形成孔隙，且酚醛树脂在高温下热解，脱去羧基、羟甲基，亚甲基热解断裂，生成具有规则网格结构的苯酚类产物，在提高稳定性、孔隙率的同时，能够使蛋白质变性，提高功能层的杀菌、消毒能力，提高所制复合隔膜的自净能力，保持洁净，延长使用寿命；

二氧化钛凝胶与酚醛树脂等共混灼烧，使得二氧化钛能够负载于所制改性酚醛树脂中，与4,4’-二胺基二苯醚、聚均苯四甲酸二酐反应制得的聚酰亚胺混合后，形成聚酰亚胺的骨架结构，提高所制功能层的结构稳定性；聚酰亚胺粉末利用丙酮进行溶胀，利用混合溶液置换位于聚酰亚胺中的丙酮，生成具有多孔的改性聚酰亚胺，其中的改性酚醛树脂暴露于孔隙中，制得浆料并沉积形成膜层时，改性聚酰亚胺以微球状态存在于功能层中，能够抑制水体过滤时的对流紊乱，在杀菌、消毒的同时，提高所制复合隔膜的吸附能力，从而提高水流过滤效率，并能够吸能缓冲，提高所制复合隔膜的耐冲击性能和各项力学性能，在与基膜和表面膜层进行热压复合时，有效提高功能层与二者间的结合强度，提高所制复合隔膜的热稳定性。

进一步的，所述酚醛树脂的粒径为0.2～0.4μm，所述聚酰亚胺粉末的粒径为0.3～2μm。

在上述技术方案中，通过控制酚醛树脂的粒径，实现对热解产物所制孔径的控制，使功能层中的孔径略大于基膜、表面膜层中的孔径；通过控制聚酰亚胺粉末的粒径，实现对所制改性聚酰亚胺粒径的控制，协同沉积工艺，调节所制功能层的厚度，改性聚酰亚胺堆叠、架桥于基膜和表面膜层之间，改性聚酰亚胺微球之间形成孔隙，提高所制复合隔膜的处理效率，控制物料粒径，提高了水流在功能层的留置时间，从而提高所制复合隔膜的杀菌、消毒效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的水过滤复合隔膜及其制备方法，通过厚度较薄的聚乙烯多孔膜取代三层复合水过滤膜中的无纺布和聚砜层，直接将聚乙烯多孔膜与聚酰亚胺多孔膜进行复合，复合后的隔膜厚度显著下降，水穿过膜的行程大幅度降低，水穿过效率得到有效提升，从而促进水处理效率的提升。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

1)选取厚度为16μm、平均孔径为20nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

3)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为68℃，压力为0.4MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例2

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

3)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例3

1)选取厚度为16μm、平均孔径为60nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

3)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为72℃，压力为0.8MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例4

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于58℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于68℃温度下，搅拌4h，冷却至18℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌12min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以6℃/min的升温速率，升温至545℃，保温3h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置1h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置1h，加热至74℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为68℃，压力为0.4MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例5

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至572℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例6

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于62℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于72℃温度下，搅拌6h，冷却至40℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌18min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至8，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以30℃/min的升温速率，升温至600℃，保温6h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置3h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置3h，加热至80℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为72℃，压力为0.8MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例7

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至572℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以4mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为3次，干燥，制得厚度为0.9μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

实施例8

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至572℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以8mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为8次，干燥，制得厚度为8μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

对比例1

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至400℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

对比例2

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至800℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

对比例3

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至580℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得二氧化钛；

取二氧化钛，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置2h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置2h，加热至77℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

对比例4

1)选取厚度为16μm、平均孔径为40nm的聚乙烯多孔膜与厚度为0.2μm的聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于60℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于70℃温度下，搅拌5h，冷却至29℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺、苯扎氯铵，继续搅拌15min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7.5，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以18℃/min的升温速率，升温至572℃，保温4.5h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷、去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以6mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为5次，干燥，制得厚度为4.4μm的功能层；

3)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层、表面膜层，叠加形成膜层结构；

4)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为70℃，压力为0.6MPa，收卷，制得复合隔膜。

实验

取实施例1-8、对比例1-4中得到的复合隔膜和常规复合隔膜，制得试样，分别对其力学性能、过滤效率和杀菌性能进行检测并记录检测结果：

其中，力学性能测试复合隔膜的在横纵两个方向栅的拉伸断裂强度；

过滤效果以GB/T 32373-2015为测试标准，检测试样的水通量和膜面流速；

杀菌性能利用贴膜法将细菌与试样接触，接触后活菌进行计数，计算(原始细菌数目-接触后活菌数目)与原始细菌数目的比值，记为杀菌率；

根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：

实施例1-8、对比例1-4中得到的复合隔膜和常规复合隔膜，检测结果可知

1.实施例1-3中得到的复合隔膜和常规复合隔膜形成对比，其厚度数据下降明显，拉断强度下降，但其水通量、膜面流速有所提高，杀菌率变化不大，可知聚乙烯多孔膜和聚酰亚胺多孔膜的复合能够显著降低所制复合隔膜的整体厚度，降低水穿过膜的行程，实现水穿过效率的提升，促进提升水处理效率；

且实施例1-3中聚乙烯多孔膜的孔隙率不同，所制复合隔膜水通量、膜面流速随孔隙率的提高而提高，可知聚乙烯多孔膜的孔隙率对所制复合隔膜水通量、膜面流速有着促进作用；

2.实施例4-6中得到的复合隔膜和实施例2中得到的复合隔膜形成对比，增加了功能层，且实施例4-6之间的工艺参数不同，其厚度增加，拉断强度、水通量、膜面流速有所提高，杀菌率数据上升明显，可知增加的功能层能够显著提高所制复合隔膜的杀菌能力，并提高其力学性能和水穿过效率；

3.实施例7-8中得到的复合隔膜和实施例5中得到的复合隔膜形成对比，功能层的厚度不同，实施例7中的功能层厚度较低，其拉断强度下降，水通量提高，膜面流速下降，杀菌率下降；实施例8中的功能层厚度较高，其拉断强度上升，水通量下降，膜面流速提高，杀菌率提高，可知所制复合隔膜中功能层的厚度对其力学性能、水穿过效率和杀菌能力有着不可忽视的影响；

4.对比例1-2中得到的复合隔膜和实施例5中得到的复合隔膜形成对比，改性酚醛树脂时的处理温度不同，对比例1中改性酚醛树脂时的处理温度较低，其拉断强度下降，水通量下降，膜面流速变化不明显，杀菌率下降；对比例2中改性酚醛树脂时的处理温度较高，其拉断强度提高，水通量略有提高，膜面流速变化不明显，杀菌率下降，可知改性酚醛树脂时的处理温度对其力学性能、水穿过效率和杀菌能力的影响不容忽视；

4.对比例3中得到的复合隔膜和实施例5中得到的复合隔膜形成对比，未加入酚醛树脂，所制复合隔膜的拉断强度下降，水通量、膜面流速变化不明显，杀菌率下降，可知添加酚醛树脂及对其改性能够对其力学性能、水穿过效率和杀菌能力造成影响；

6.对比例3中得到的复合隔膜和实施例5中得到的复合隔膜形成对比，未对改性聚酰亚胺粉末进行溶胀，所制复合隔膜的拉断强度上升，水通量、膜面流速降低，杀菌率下降，可知对改性聚酰亚胺粉末的溶胀工艺能够对其力学性能、水穿过效率和杀菌能力造成影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取聚乙烯多孔膜与聚酰亚胺多孔膜，分别作为基膜和表面膜层；

2)取基膜，在其上放置功能层和表面膜层，从下至上使得叠放顺序为基膜、功能层和表面膜层，叠加形成膜层结构；

3)取膜层结构进行高温压合，其中高温压合的工艺温度为68～72℃，压力为0.4～0.8MPa，收卷，制得复合隔膜；

所述功能层的制备工艺包括以下步骤：

取无水乙醇加入去离子水，制得醇溶液，加入钛酸丁酯，充分混合，于58～62℃温度下进行搅拌，缓慢加入盐酸，然后置于68～72℃温度下，搅拌4～6h，冷却至18～40℃，加入N,N’-二甲基乙酰胺和苯扎氯铵，继续搅拌12～18min，加入氨水调节二氧化钛溶胶的pH值至7～8，加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，制得二氧化钛凝胶；

取酚醛树脂粉末，加入N,N’-二甲基乙酰胺，充分混合，加入氯化锌，加入二氧化钛凝胶，搅拌混合均匀，置于惰性气体氛围中，以6～30℃/min的升温速率，升温至545～600℃，保温3～6h，洗涤干燥后，制得改性酚醛树脂；

取改性酚醛树脂，加入N,N’-二甲基乙酰胺，加入4,4’-二胺基二苯醚，缓慢加入聚均苯四甲酸二酐，制得改性聚酰亚胺；

取无水乙醇、三氯乙烷和去离子水混合，制得混合溶剂；取改性聚酰亚胺，制得改性聚酰亚胺粉末，加入丙酮搅拌混合后，静置1～3h，取产物加入混合溶剂，搅拌混合后，静置1～3h，加热至74～80℃，清洗干燥，加入水性粘结剂和去离子水，混合均匀，以4～8mL/h的流量在平面上进行沉积，沉积次数为3～8次，干燥，制得功能层。

2.根据权利要求1所述的一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述酚醛树脂的粒径为0.2～0.4μm，所述聚酰亚胺粉末的粒径为0.3～2μm。

3.根据权利要求1所述的一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述基膜的孔隙率为20～90％，所述基膜的孔径20～60nm，所述基膜的厚度2～41μm。

4.根据权利要求1所述的一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述表面膜层的厚度为0.1～1μm。

5.根据权利要求1所述的一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述复合隔膜的厚度为3～50μm，所述复合隔膜的孔径20～60nm。

6.根据权利要求1所述的一种水过滤复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述功能层的厚度为0.9～8μm。