大连理工大学全燮获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜及电化学耦合膜分离组件的制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116571101B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310707469.8,技术领域涉及:B01D71/02;该发明授权一种导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜及电化学耦合膜分离组件的制备方法是由全燮;杜磊;魏高亮;陈硕设计研发完成,并于2023-06-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜及电化学耦合膜分离组件的制备方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种导电的碳纳米管‑聚偏氟乙烯复合中空纤维膜及电化学耦合膜分离组件的制备方法,属于分离膜制备技术领域。本发明以碳纳米管为导电填料,利用分散剂增强碳纳米管在聚偏氟乙烯中的分散性,通过湿法纺丝工艺制备复合中空纤维膜,将该中空纤维膜进行导电封装和连接,构建能实现电化学作用与膜分离功能结合的电化学耦合膜分离组件,强化分离膜抗污染能力,缓解其渗透性与选择性之间的矛盾。本发明的中空纤维膜制备工艺简单,具有优良的导电性能、电化学稳定性和机械强度,膜性能可控;电化学耦合膜分离组件结构合理而紧凑,使用方便,能够实现在电化学辅助作用下增强膜性能,适用于不同规格和不同运行模式。
本发明授权一种导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜及电化学耦合膜分离组件的制备方法在权利要求书中公布了:1.一种电化学耦合膜分离组件,其特征在于,所述的电化学耦合膜分离组件含有导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜,所述的电化学耦合膜分离组件包括浸没式电化学耦合膜分离组件和外压式电化学耦合膜分离组件; 所述的导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜的制备方法包括步骤如下: 1纺丝液的配制 向溶剂中加入羧基化碳纳米管和分散剂,在40~80℃下搅拌使碳纳米管分散均匀,然后加入聚偏氟乙烯,再继续搅拌使聚偏氟乙烯完全溶解,得到纺丝液; 2湿法纺丝制备碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜 湿法纺丝制备的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜包括自支撑复合中空纤维膜和带内衬复合中空纤维膜; 自支撑复合中空纤维膜的制备过程为:将纺丝液真空脱泡后作为壳液、水作为芯液,同时通过纺丝机的喷丝板,控制壳液流速与芯液流速按一定速度比纺进水凝固浴中,得到自支撑复合中空纤维膜; 带内衬复合中空纤维膜的制备过程为:将纺丝液真空脱泡后作为壳液,控制纺丝液进样泵速度和绕丝辊牵引内衬速度,将纺丝液和内衬通过喷丝板混合纺进水凝固浴中,得到带内衬复合中空纤维膜; 将初步固化的碳纳米管-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜缠绕在绕丝辊上,纺丝结束后放入水中浸泡,去除有机溶剂和分散剂,之后自然风干并收集; 步骤1中所述羧基化碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管;羧基含量为0.5wt%~5wt%;所述分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、商业TNACPS分散剂、商业TNDPS分散剂、商业Disponer983分散剂、商业XFZ33NMP分散剂中的一种或两种以上的混合物;羧基化碳纳米管与分散剂质量比为0.5~5:1; 步骤1中所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或两种以上的混合物,控制溶质占溶液的质量分数为15%~30%;羧基化碳纳米管与聚偏氟乙烯质量比为15~100:100; 步骤2中所述自支撑复合中空纤维膜的壳液流速与芯液流速比为0.5~5:1; 步骤2中所述带内衬复合中空纤维膜纺丝液进样泵速度为10~50rpmmin,绕丝辊牵引内衬速度为10~30mmin; 所述的浸没式电化学耦合膜分离组件为帘式膜组件,主要包括复合中空纤维膜、绝缘层、对电极和集水管件,组件最内层是平行排列的复合中空纤维膜,复合中空纤维膜作为工作电极,两端被密封在集水管件中,保持纤维膜中空孔通畅,组件最外侧是一层对电极,环绕包围整个复合中空纤维膜,复合中空纤维膜和对电极之间设置一层绝缘层,防止导电中空纤维膜和对电极之间短路连接;在复合中空纤维膜表面固定一圈导电层,导电层和复合中空纤维膜引出导线连接外界电源,为电化学耦合膜分离组件提供电化学辅助; 所述外压式电化学耦合膜分离组件为柱式膜组件,主要包括耐压柱式外壳、对电极、绝缘层、复合中空纤维膜和集水管件,其中,对电极固定在组件外壳内侧,对电极与导电复合中空纤维膜之间设置一层绝缘层,绝缘层固定在对电极上;在组件中心内置辅助对电极,辅助对电极外侧环绕一根有孔塑料管隔绝导电中空纤维膜和辅助对电极;捆扎成束的复合中空纤维膜两端用密封材料固定在组件的进水口和出水口,其中,进水口由两层密封材料和一层导电胶封装中空纤维膜端口构成,导电胶位于两层密封材料中间,出水口由一层密封材料和一层导电胶封装,封装后切除一半密封材料层保持纤维膜中空孔能通畅出水;连接导电的复合中空纤维膜的导线和连接辅助对电极及对电极的导线均从侧边出口接出,通过外界电源为电化学耦合膜分离组件提供电化学辅助。
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