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1、(10)申请公布号 CN 103316597 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103316597 A *CN103316597A* (21)申请号 201310275543.X (22)申请日 2013.07.01 B01D 69/08(2006.01) B01D 69/04(2006.01) (71)申请人 大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市凌工路 2 号 (72)发明人 全燮 魏高亮 陈硕 于洪涛 (74)专利代理机构 大连理工大学专利中心 21200 代理人 梅洪玉 (54) 发明名称 一种碳纳米管中空纤维膜 (57) 摘要 本发明属于膜技术领域， 特别涉。
2、及一种碳纳 米管中空纤维膜。 其特征在于， 涉及到的中空纤维 膜全部由碳纳米管组成 ； 涉及到的中空纤维膜具 有可控的形状 ； 涉及到的中空纤维膜具有可控的 外径， 膜厚， 管体组成以及内芯数。其优点在于 ： 涉及到的中空纤维膜具有超强的化学惰性， 一定 的抑菌能力， 良好的亲水性， 优良的导电性能， 超 高孔隙率， 高通量， 高选择性， 高吸附容量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103316597 A CN 10331659。
3、7 A *CN103316597A* 1/1 页 2 1. 一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于 ： 该中空纤维膜全部由碳纳米管组成， 涉及 到的中空纤维膜具有可控的线形 ； 所述的中空纤维膜具有可控的外径、 膜厚、 管体组成以及 内芯数。 2. 根据权利要求 1 所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的碳纳米管为 单壁碳纳米管、 双壁碳纳米管、 多壁碳纳米管中的一种或任意组合使用。 3. 根据权利要求 2 所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的多壁碳纳米 管外径为 3 100nm。 4.根据权利要求1、 2或3所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的外径。
4、为 100 1500m。 5.根据权利要求1、 2或3所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的膜厚为 10 500m。 6. 根据权利要求 4 所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的膜厚为 10 500m。 7.根据权利要求1、 2、 3或6所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的内芯 数为 1 100 个。 8.根据权利要求4所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的内芯数为1 100 个。 9.根据权利要求5所述的一种碳纳米管中空纤维膜， 其特征在于， 所述的内芯数为1 100 个。 权 利 要 求 书 CN 103316597 A 2 1/。
5、2 页 3 一种碳纳米管中空纤维膜 技术领域 0001 本发明涉及到一种碳纳米管中空纤维膜， 属于膜技术领域。 背景技术 0002 作为一门新型的高效分离、 浓缩、 提纯和净化技术， 膜分离技术发展迅速， 已成为 21 世纪最具发展前景和重要影响力的主流技术。由于膜分离过程清洁无污染， 无相态变 化， 低能耗， 操作简单等优点而在食品加工， 化学合成， 药物提纯， 生物提取以及环境修复等 领域得到广泛应用。但是， 目前的分离膜往往存在着通量底， 分离性能差的缺点， 还有的膜 易遭受酸、 碱、 微生物腐蚀以及膜污染。例如， 有机膜由于其化学稳定性以及热稳定性差而 只能在温和的环境下运行。为了克服。
6、这些缺点而发展出来的陶瓷膜能够在苛刻的条件下 运行， 比如高温、 强酸、 强碱、 存在有机溶剂等。 碳化有机物而获得的碳分离膜同样能够克服 有机膜稳定性差的缺点。但是， 无论陶瓷膜还是碳化膜， 由于其低孔隙率、 高疏水性而造成 通量很低。最近， Haiwei Liang 等人在 Adv.Mater.2010,22,46914695 发表的文章 “碳 质纳米线膜用于选择性过滤和分离纳米颗粒” (Carbonaceous Nanofiber Membranes for Selective Filtration and Separation of Nanoparticles)中报道了在压差为80kP。
7、a时， 其通量是相同分子截留量的商业化膜的 10 倍。据作者分析， 造成高通量的原因， 主要是由 于一维纳米材料相互缠绕从而形成的超高孔隙率。 0003 不难得出， 这种由一维材料组成的碳膜具有诸多优点， 例如高孔隙率， 高通量， 高 化学稳定性， 具有广阔的发展潜力。然而， 仍存在一些突出问题， 主要表现在 ： 一是这种膜 多为纸状， 结构单一 ； 二是， 此种膜在运行过程中必需支撑体， 这就对膜组件的简单化， 小型 化， 集约化非常不利。这些不足都制约着一维碳材料膜的发展。 发明内容 0004 本发明主要是针对目前分离膜存在的低通量， 低化学稳定性， 结构单一等不足， 而 提供一种碳纳米管。
8、中空纤维膜。 0005 为实现上述目的， 本发明提供的技术方案是 ： 0006 一种碳纳米管中空纤维膜， 该中空纤维膜全部由碳纳米管组成。所述的中空纤维 膜具有可控的线形结构， 中空纤维膜具有可控的外径、 膜厚、 膜体组成以及内芯数。 0007 所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、 双壁碳纳米管、 多壁碳纳米管中的一种或任意 组合使用， 所述的膜体组成为只有单壁碳纳米管组成， 或只有双壁碳纳米管组成， 或只有多 壁碳纳米管组成， 或单壁、 双壁、 多壁碳纳米管任意两者组成， 或单壁、 双壁、 多壁碳纳米管 三者组成。 0008 所述的多壁碳纳米管外径可以为 3 100nm。 0009 所述的膜外径可。
9、以为 100 1500m。 0010 所述的膜厚可以为 10 500m。 0011 所述的内芯数可以为 1 100 个。 说 明 书 CN 103316597 A 3 2/2 页 4 0012 本发明的膜， 主体结构美观、 匀称， 具有超强的化学惰性， 一定的抑菌能力， 良好的 亲水性， 优良的导电性能， 超高孔隙率， 高通量， 高选择性， 高吸附容量。 附图说明 0013 本发明共设有 5 幅附图， 但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本发明的一部分， 本发明的示意型实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发 明的不当限定， 现分别说明如下 ： 0014 图 1 是 1。
10、 根螺旋状单壁碳纳米管中空纤维膜的扫描电镜图片。 0015 图 2 是 1 根蛇形多壁碳纳米管中空纤维膜的扫描电镜图片。 0016 图 3 是 1 根锯齿形单壁 / 多壁混合碳纳米管中空纤维膜的扫描电镜图片。 0017 图 4 是 1 根具有 3 个内芯的多壁碳纳米管中空纤维膜的扫描电镜图片。 0018 图 5 是图 3 中单壁 / 多壁混合纳米管中空纤维膜侧面放大的扫描电镜图片。 0019 本发明的附图中所有的扫描电镜图片， 是采用 Hitachi S-4800 型扫描电镜， 在加 速电压为 10kV 的条件下拍摄的。 具体实施方式 0020 下面结合附图对本发明的实施例进行说明， 但本发明。
11、不仅仅局限于以下实施例。 0021 实施例1 ： 如图1所示， 本实施例用单壁碳纳米管为膜主体材料， 膜外径180m， 膜 厚 20m， 并塑成螺旋形。 0022 实施例 2 ： 如图 2 所示， 本实施例用外直径为 60 100m 的多壁碳纳米管为膜主 体材料， 膜外径 500m， 膜厚 100m， 并塑成螺旋形。 0023 实施例 3 ： 如图 3 所示， 本实施例用单壁碳纳米管和外直径为 60 100m 的多壁 碳纳米管为膜主体材料， 并塑成锯齿形。 0024 实施例 4 ： 如图 4 所示， 本实施例用外直径为 60 100m 的多壁碳纳米管为膜主 体材料， 膜有 3 个内芯。 说 明 书 CN 103316597 A 4 1/3 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103316597 A 5 2/3 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 103316597 A 6 3/3 页 7 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103316597 A 7 。