CN209393037U - 微滤膜及量子点溶液纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于量子点溶液纯化技术领域，涉及微滤膜及量子点溶液纯化装置。微滤膜第一封头一侧覆盖金属离子螯合剂，使量子点溶液透过微滤膜的过程中，让Cd²⁺、Zn²⁺杂质和金属离子螯合剂反应，使这些杂质随着金属离子螯合剂被截留在微滤膜的表面，达到纯化Cd²⁺、Zn²⁺杂质的目的。量子点溶液纯化装置结合超滤膜和微滤膜，超滤膜第二封头一侧覆盖含有羟基和羧基的大分子，安装超滤膜和微滤膜使安装口对齐出料口。使量子点溶液透过微滤膜和超滤膜的过程中，让油酸、油胺、辛硫醇和大分子反应，使杂质随大分子被截留在超滤膜的表面，达到纯化目的。纯化装置可随时进行安装和拆卸，方便清理和再次填充金属离子螯合剂和大分子。

Description

微滤膜及量子点溶液纯化装置

技术领域

本实用新型属于量子点溶液纯化技术领域，更具体地说，是涉及微滤膜及量子点溶液纯化装置。

背景技术

油溶性量子点的制备过程中会引入油酸、油胺、辛硫醇、Cd²⁺、Zn²⁺杂质，这些杂质会影响油溶性量子点的发光性能、器件寿命等，所以寻找有效的纯化方法是非常有必要的。在现有技术中，大部分的纯化方法都比较单一，譬如加2倍体积的乙腈纯化，或用甲醇清洗。这些纯化方法只可以针对某一种杂质，而且效果并不是特别明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供微滤膜及量子点溶液纯化装置，以解决现有量子点溶液纯化方案只针对某一种杂质、纯化效果不明显的技术问题。

本实用新型实施例提供一种微滤膜，所述微滤膜包括具有出料口与填充口的第一外壳、设于所述第一外壳内的微滤膜丝、及用于将所述微滤膜丝固定于所述第一外壳的第一封头；所述微滤膜丝呈管状，所述微滤膜丝具有第一进料孔，所述微滤膜丝的侧面开设有第一出料孔；所述第一封头将所述第一外壳的内腔分为第一填充区与第一滤出区，所述填充口、所述第一填充区与所述第一进料孔依次连通，所述第一出料孔与所述第一滤出区连通，所述第一封头面向于所述第一填充区的一侧用于覆盖设置金属离子螯合剂。

可选地，所述第一封头面向于所述第一填充区的一侧覆盖所述金属离子螯合剂。

可选地，所述第一进料孔开设于所述微滤膜丝的其中一端。

可选地，所述微滤膜丝远离于所述第一进料孔的一端为封闭端，所述第一出料孔靠近于所述微滤膜丝的封闭端设置。

可选地，所述第一进料孔的直径大于所述第一出料孔的直径。

可选地，所述第一外壳在所述第一滤出区的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口。

本实用新型提供的微滤膜相对于现有技术的技术效果是：微滤膜的第一封头一侧覆盖金属离子螯合剂，让量子点溶液中的Cd²⁺、Zn²⁺杂质和金属离子螯合剂反应，使这些杂质随着金属离子螯合剂被截留在微滤膜的表面，达到纯化量子点中的Cd²⁺、Zn²⁺杂质的目的。具体地，将量子点溶液倾倒至第一进料孔，使用正己烷淋洗，含有Cd²⁺、Zn²⁺杂质的量子点溶液首先经过第一进料孔，Cd²⁺、Zn²⁺与第一进料孔上的金属离子螯合剂发生螯合作用，Cd²⁺、Zn²⁺被截留在第一进料孔上。纯化后的量子点溶液从微滤膜丝第一出料孔流出，由第一滤出区到出料口流出。

本实用新型实施例提供一种量子点溶液纯化装置，包括超滤膜及上述的微滤膜，所述微滤膜可拆卸地安装于所述超滤膜；所述超滤膜包括具有安装口的第二外壳、设于所述第二外壳内的超滤膜丝、及用于将所述超滤膜丝固定于所述第二外壳的第二封头；所述超滤膜丝呈管状，所述超滤膜丝具有第二进料孔，所述超滤膜丝的侧面开设有第二出料孔；所述第二封头将所述第二外壳的内腔分为第二填充区与第二滤出区，所述安装口、所述第二填充区与所述第二进料孔依次连通，所述第二出料孔与所述第二滤出区连通，所述第二封头面向于所述第二填充区的一侧用于覆盖设置含有羟基和羧基的大分子；所述第二外壳在所述第二滤出区处开设有排出口；所述安装口与所述出料口对齐时所述第一滤出区与所述第二填充区连通。

可选地，所述第二进料孔开设于所述超滤膜丝的其中一端。

可选地，所述超滤膜丝远离于所述第二进料孔的一端为封闭端，所述第二出料孔靠近于所述超滤膜丝的封闭端设置。

可选地，所述第二外壳螺纹连接于所述第一外壳以使所述安装口与所述出料口对齐。

可选地，所述第二外壳在所述第二滤出区的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口。

本实用新型提供的量子点溶液纯化装置相对于现有技术的技术效果是：量子点溶液纯化装置结合超滤膜和微滤膜，微滤膜的第一封头一侧覆盖金属离子螯合剂，超滤膜的第二封头一侧覆盖含有羟基和羧基的大分子，安装超滤膜和微滤膜使安装口对齐出料口。使量子点溶液透过微滤膜和超滤膜的过程中，让量子点溶液中的油酸、油胺、辛硫醇、Cd²⁺、Zn²⁺杂质和金属离子螯合剂和大分子反应，使这些杂质随着金属离子螯合剂和大分子被截留在超滤膜和微滤膜的表面，达到纯化量子点中的油酸、油胺、辛硫醇、Cd²⁺、Zn²⁺杂质的目的。

具体地，关闭排出口，将量子点溶液倾倒至第一进料孔，使用正己烷淋洗，含有Cd^{2 +}、Zn²⁺、油酸、油胺和辛硫醇杂质的量子点溶液首先经过第一进料孔，Cd²⁺、Zn²⁺与第一进料孔上的金属离子螯合剂发生螯合作用，Cd²⁺、Zn²⁺被截留在第一进料孔上。含有油酸、油胺和辛硫醇杂质的量子点溶液从微滤膜丝第一出料孔流出，由第一滤出区进入超滤膜，油酸、油胺和辛硫醇与第二进料孔上的分别和羟基、羧基、羧基发生反应生成酯、酰胺和硫醇酯，油酸、油胺和辛硫醇被截留在第二进料孔上。去除了杂质的量子点溶液从超滤膜丝第二出料孔流出，进入第二滤出区，这时打开排出口，纯化后的量子点溶液从排出口流出。

除了可纯化量子点外，量子点溶液纯化装置可随时进行安装和拆卸，拆卸后的微滤膜和超滤膜上的金属离子螯合剂和大分子可清理，方便再次填充金属离子螯合剂和大分子来纯化量子点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的量子点溶液纯化装置的分解示意图；

图2为图1的量子点溶液纯化装置的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

此外，术语“第二”、“第一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第二”、“第一”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

请参阅图1及图2，本实用新型实施例提供一种微滤膜20，微滤膜20包括具有出料口211与填充口212的第一外壳21、设于第一外壳21内的微滤膜丝22、及用于将微滤膜丝22固定于第一外壳21的第一封头23；微滤膜丝22呈管状，微滤膜丝22具有第一进料孔221，微滤膜丝22的侧面开设有第一出料孔222；第一封头23将第一外壳21的内腔分为第一填充区21a与第一滤出区21b，填充口212、第一填充区21a与第一进料孔221依次连通，第一出料孔222与第一滤出区21b连通，第一封头23面向于第一填充区21a的一侧用于覆盖设置金属离子螯合剂。

微滤膜20的第一封头23一侧覆盖金属离子螯合剂，让量子点溶液中的Cd²⁺、Zn²⁺杂质和金属离子螯合剂反应，使这些杂质随着金属离子螯合剂被截留在微滤膜20的表面，达到纯化量子点中的Cd²⁺、Zn²⁺杂质的目的。具体地，将量子点溶液倾倒至第一进料孔221，使用正己烷淋洗，含有Cd²⁺、Zn²⁺杂质的量子点溶液首先经过第一进料孔221，Cd²⁺、Zn²⁺与第一进料孔221上的金属离子螯合剂发生螯合作用，Cd²⁺、Zn²⁺被截留在第一进料孔221上。纯化后的量子点溶液从微滤膜丝22第一出料孔222流出，由第一滤出区21b到出料口211流出。

微滤膜20的筛分过程，是以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许小分子物质通过，而原液中体积大于膜表面微孔孔径的物质则被截留在膜的进液侧。微滤膜20使用方式就是分离体积大小不同的物质。下述超滤膜10的原理是类似的。

螯合作用：由中心离子和某些合乎一定条件同一多齿配位体的两个或两个以上配位原子，键合而成具有环状结构的配合物的过程称为螯合作用。其中的中心离子即本实用新型的量子点溶液中的Cd²⁺和Zn²⁺。在一定的pH范围内，螯合剂可以与中心离子生成稳定的沉淀物，Cd²⁺和Zn²⁺通过螯合作用与螯合剂结合后被微滤膜20截留在表层。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，多根微滤膜丝22设于第一外壳21内，微滤膜丝22呈长圆柱状。该方案容易成型与装配。微滤膜丝22采用氟材料如聚偏氟乙烯(PVDF)，具有抗高温、耐酸碱和抗氧化等优点。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一外壳21呈圆柱状，容易成型。填充口212与第一封头23表面距离约3cm，形成第一填充区21a，用以填充金属离子螯合剂。出料口211与微滤膜丝22底端距离约5cm。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一进料孔221开设于微滤膜丝22的其中一端，第一封头23面向于第一填充区21a的一侧覆盖金属离子螯合剂。该结构容易成型，便于溶液由第一进料孔221进入微滤膜丝22。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，微滤膜丝22远离于第一进料孔221的一端为封闭端，第一出料孔222靠近于微滤膜丝22的封闭端设置，便于更多溶液进入微滤膜丝22，让溶液充分反应，并且让符合要求的溶液排出微滤膜丝22。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一进料孔221与第一封头23的一表面相平齐。该结构容易装配，便于封头上表面的溶液经过进料孔进入滤膜丝内。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一进料孔221的直径大于第一出料孔222的直径。该方案便于按需求过滤溶液，得到纯的溶液。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一进料孔221的直径范围是450至550nm；第一出料孔222的直径范围是180至220nm。以上方案可选择至少一个使用，按需选用。优选地，第一进料孔221的支架为500nm，第一出料孔222的直径为200nm。

进一步地，作为本实用新型提供的微滤膜的一种具体实施方式，第一外壳21在第一滤出区21b的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口，用于提供膜两侧的压力差。

请参阅图1及图2，本实用新型实施例提供一种量子点溶液纯化装置，包括超滤膜10及上述任一实施例的微滤膜20，微滤膜20可拆卸地安装于超滤膜10；超滤膜10包括具有安装口111的第二外壳11、设于第二外壳11内的超滤膜丝12、及用于将超滤膜丝12固定于第二外壳11的第二封头13；超滤膜丝12呈管状，超滤膜丝12具有第二进料孔121，超滤膜丝12的侧面开设有第二出料孔122；第二封头13将第二外壳11的内腔分为第二填充区11a与第二滤出区11b，安装口111、第二填充区11a与第二进料孔121依次连通，第二出料孔122与第二滤出区11b连通，第二封头13面向于第二填充区11a的一侧用于覆盖设置含有羟基和羧基的大分子；第二外壳11在第二滤出区11b处开设有排出口113；安装口111与出料口211对齐时第一滤出区21b与第二填充区11a连通。

量子点溶液纯化装置结合超滤膜10和微滤膜20，微滤膜20的第一封头23一侧覆盖金属离子螯合剂，超滤膜10的第二封头13一侧覆盖含有羟基和羧基的大分子，安装超滤膜10和微滤膜20使安装口111对齐出料口211。使量子点溶液透过微滤膜20和超滤膜10的过程中，让量子点溶液中的油酸、油胺、辛硫醇、Cd²⁺、Zn²⁺杂质和金属离子螯合剂和大分子反应，使这些杂质随着金属离子螯合剂和大分子被截留在超滤膜10和微滤膜20的表面，达到纯化量子点中的油酸、油胺、辛硫醇、Cd²⁺、Zn²⁺杂质的目的。

具体地，关闭排出口113，将量子点溶液倾倒至第一进料孔221，使用正己烷淋洗，含有Cd²⁺、Zn²⁺、油酸、油胺和辛硫醇杂质的量子点溶液首先经过第一进料孔221，Cd²⁺、Zn²⁺与第一进料孔221上的金属离子螯合剂发生螯合作用，Cd²⁺、Zn²⁺被截留在第一进料孔221上。含有油酸、油胺和辛硫醇杂质的量子点溶液从微滤膜丝22第一出料孔222流出，由第一滤出区21b进入超滤膜10，油酸、油胺和辛硫醇与第二进料孔121上的分别和羟基、羧基、羧基发生反应生成酯、酰胺和硫醇酯，油酸、油胺和辛硫醇被截留在第二进料孔121上。去除了杂质的量子点溶液从超滤膜丝12第二出料孔122流出，进入第二滤出区11b，这时打开排出口113，纯化后的量子点溶液从排出口113流出。

使用含有羟基、羧基的大分子吸附油酸、油胺和辛硫醇的原理：量子点溶液中的油酸含有羧基，羧基可以和羟基反应生成酯，使油酸吸附在含有羟基的大分子上。量子点溶液中的油胺含有氨基，氨基可以和羧基反应生成酰胺，使油胺吸附在含有羧基的大分子上。量子点中的辛硫醇含有巯基，辛硫醇的巯基可以和羧基反应生成硫醇酯，使辛硫醇吸附在含有羧基的大分子上。而量子点表面的羧基、氨基和巯基的反应活性没有游离的油酸、油胺和辛硫醇高，因此可以采用不同的反应条件，使游离的油酸、油胺和辛硫醇吸附在大分子上，量子点成功透过超滤膜10。

除了可纯化量子点外，量子点溶液纯化装置可随时进行安装和拆卸，拆卸后的微滤膜20和超滤膜10上的金属离子螯合剂和大分子可清理，方便再次填充金属离子螯合剂和大分子来纯化量子点。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，多根超滤膜丝12设于第二外壳11内，超滤膜丝12呈长圆柱状。超滤膜丝12采用氟材料如聚偏氟乙烯(PVDF)，具有抗高温、耐酸碱和抗氧化等优点。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二外壳11第一外壳21呈圆柱状，容易成型。安装口111与第二封头13表面距离约5cm。其中，下部3cm区域为第二填充区11a，用以填充含有羧基和羟基的大分子。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二进料孔121开设于超滤膜丝12的其中一端。该结构容易成型，便于溶液由第二进料孔121进入超滤膜丝12。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，超滤膜丝12远离于第二进料孔121的一端为封闭端，第二出料孔122靠近于超滤膜丝12的封闭端设置，便于更多溶液进入超滤膜丝12，让溶液充分反应，并且让符合要求的溶液排出超滤膜丝12。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二外壳11靠近于安装口111处的侧壁设有外螺纹114，第一外壳21靠近于出料口211处的侧壁设有内螺纹213，第二外壳11螺纹连接于第一外壳21以使安装口111与出料口211对齐。该结构容易成型与装拆。量子点溶液纯化装置可随时进行安装和拆卸，拆卸后的微滤膜20和超滤膜10上的金属离子螯合剂和大分子可清理，方便再次填充金属离子螯合剂和大分子来纯化量子点。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二外壳11在第二滤出区11b的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口112。调节量子点溶液的温度和pH，打开接口112，关闭排出口113，调节抽真空装置的压力。在抽真空装置的作用下，让溶液依次进入第一填充区21a、微滤膜丝22、第一滤出区21b、第二填充区11a、超滤膜丝12、第二滤出区11b。可使量子点溶液透过微滤膜20和超滤膜10，打开排出口113，关闭抽真空装置，关闭接口112，纯化后的量子点溶液从排出口113流出。其中的镉离子和锌离子与金属离子螯合剂发生螯合作用，其中的油酸、油胺和辛硫醇与含有羟基和羧基的大分子发生反应，达到除去镉离子、锌离子、油酸、油胺和辛硫醇的目的。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，排出口113处设有用于控制通断的开关阀。开关阀使排出口113可随时关闭打开，在抽真空时关闭，量子点溶液流出时打开。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二进料孔121与第二封头13的一表面相平齐。该结构容易装配，便于封头上表面的溶液经过进料孔进入滤膜丝内。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二进料孔121的直径大于第二出料孔122的直径；第二进料孔121的直径等于第一出料孔222的直径。该方案便于按需求依次过滤溶液，得到纯的溶液。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二进料孔121的直径范围是180至220nm；第二出料孔122的直径范围是80至120nm。以上方案可选择至少一个使用，按需选用。优选地，第二进料孔121的直径为200nm，第二出料孔122的直径为100nm。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，第二外壳11与第一外壳21均为树脂外壳。该结构容易成型，能够盛装溶液。第二封头13与第一封头23均为树脂封头。该结构便于将滤膜丝固定于对应的外壳内，容易成型。树脂封头采用环氧树脂制作。

进一步地，作为本实用新型提供的量子点溶液纯化装置的一种具体实施方式，安装口111与排出口113相对设置，出料口211与填充口212相对设置。该结构便于溶液依次进入微滤膜20、超滤膜10再由排出口113排出。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.微滤膜，其特征在于，所述微滤膜包括具有出料口与填充口的第一外壳、设于所述第一外壳内的微滤膜丝、及用于将所述微滤膜丝固定于所述第一外壳的第一封头；所述微滤膜丝呈管状，所述微滤膜丝具有第一进料孔，所述微滤膜丝的侧面开设有第一出料孔；所述第一封头将所述第一外壳的内腔分为第一填充区与第一滤出区，所述填充口、所述第一填充区与所述第一进料孔依次连通，所述第一出料孔与所述第一滤出区连通，所述第一封头面向于所述第一填充区的一侧用于覆盖设置金属离子螯合剂。

2.如权利要求1所述的微滤膜，其特征在于，所述第一进料孔开设于所述微滤膜丝的其中一端，所述第一封头面向于所述第一填充区的一侧覆盖所述金属离子螯合剂。

3.如权利要求2所述的微滤膜，其特征在于，所述微滤膜丝远离于所述第一进料孔的一端为封闭端，所述第一出料孔靠近于所述微滤膜丝的封闭端设置。

4.如权利要求1所述的微滤膜，其特征在于，所述第一进料孔的直径大于所述第一出料孔的直径。

5.如权利要求1所述的微滤膜，其特征在于，所述第一外壳在所述第一滤出区的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口。

6.量子点溶液纯化装置，其特征在于，包括超滤膜及如权利要求1至5任一项所述的微滤膜，所述微滤膜可拆卸地安装于所述超滤膜；所述超滤膜包括具有安装口的第二外壳、设于所述第二外壳内的超滤膜丝、及用于将所述超滤膜丝固定于所述第二外壳的第二封头；所述超滤膜丝呈管状，所述超滤膜丝具有第二进料孔，所述超滤膜丝的侧面开设有第二出料孔；所述第二封头将所述第二外壳的内腔分为第二填充区与第二滤出区，所述安装口、所述第二填充区与所述第二进料孔依次连通，所述第二出料孔与所述第二滤出区连通，所述第二封头面向于所述第二填充区的一侧用于覆盖设置含有羟基和羧基的大分子；所述第二外壳在所述第二滤出区处开设有排出口；所述安装口与所述出料口对齐时所述第一滤出区与所述第二填充区连通。

7.如权利要求6所述的量子点溶液纯化装置，其特征在于，所述第二进料孔开设于所述超滤膜丝的其中一端。

8.如权利要求7所述的量子点溶液纯化装置，其特征在于，所述超滤膜丝远离于所述第二进料孔的一端为封闭端，所述第二出料孔靠近于所述超滤膜丝的封闭端设置。

9.如权利要求6所述的量子点溶液纯化装置，其特征在于，所述第二外壳与所述第一外壳之间通过螺纹连接。

10.如权利要求6所述的量子点溶液纯化装置，其特征在于，所述第二外壳在所述第二滤出区的侧面开设有用于与抽真空装置连接的接口。