本實用新型屬于微納米技術領域，具體涉及一種采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置。

背景技術：

目前，隨著石墨烯、氧化石墨烯等二維微納米材料微片的發(fā)現(xiàn)，采用二維微納米材料微片制備過濾膜成為研究熱點。石墨烯有著獨特大小的孔徑，它的孔徑能夠允許水分子順利通過，而鹽則不能，石墨烯阻止的并不是鹽晶體，而是組成鹽本身的原子。研究還發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯膜完全不透氣體，水分子卻可以在層間幾乎無障礙的高速通過。這是由于氧化石墨烯的親水性以及層間低摩擦原因所致。正是這種選擇通過性使氧化石墨烯膜在水脫鹽和氣體分離領域有著廣闊的應用前景。

中國專利CN205650088U公開了一種采用二維微納米材料的過濾膜裝置，在這篇專利中，作為過濾膜的二維微納米材料微片采用層層堆疊的方式組成一個整體，并且層層堆疊的二維微納米材料微片的厚度方向垂直于濾膜的厚度方向，這種設置方式雖然能夠在二維微納米材料微片間形成多且短的通道，可以實現(xiàn)低摩擦高速運輸，但是也存在弊端，當二維微納米材料微片在堆疊的過程中相互結合不緊密，或者出現(xiàn)空缺，那么相鄰兩片二維微納米材料微片間的間距就會變大，形成的通道也就變寬，從而使鹽原子或者氣體分子也隨著水分子一起通過過濾膜，達不到分離的目的。此外，該專利的過濾膜裝置僅設有一個二維微納米材料的過濾膜，由于廢水和廢氣組分的復雜性，導致該過濾膜在使用過程中負荷大，容易堵塞，使用壽命變短。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置，解決了現(xiàn)有技術中二維微納米材料的過濾膜存在不能很好的分離鹽和水或者氣和水的問題，以及該過濾膜容易堵塞，使用壽命短的問題。

本實用新型提供了一種采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置，包括過濾容器，所述過濾容器為上端開口的長方體空腔，所述過濾容器內(nèi)從進水端到出水端依次縱向且間隔設置有可拆卸的微濾膜板、可拆卸的乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板、可拆卸的第一二維微納米材料過濾膜板以及可拆卸的第二二維微納米材料過濾膜板；

所述第一二維微納米材料過濾膜板由第一矩形框架以及可拆卸的安裝在所述第一矩形框架內(nèi)的第一二維微納米材料過濾膜組成，所述第一二維微納米材料過濾膜由多個層層堆疊設置的第一二維微納米材料微片組成，并且所述第一二維微納米材料微片的厚度方向垂直于所述第一二維微納米材料過濾膜板的厚度方向；

所述第二二維微納米材料過濾膜板由第二矩形框架以及可拆卸安裝在所述第二矩形框架內(nèi)的第二二維微納米材料過濾膜組成，所述第二二維微納米材料過濾膜由多個層層堆疊設置的第二二維微納米材料微片組成，并且所述第二二維微納米材料微片的厚度方向平行于所述第一二維微納米材料過濾膜板的厚度方向。

優(yōu)選的，所述第一二維微納米材料過濾膜的厚度為1-1000微米。

優(yōu)選的，所述第二二維微納米材料過濾膜的厚度為0.001-1微米。

優(yōu)選的，所述過濾容器內(nèi)一側板上縱向且間隔設置有第一豎槽、第二豎槽、第三豎槽以及第四豎槽，相對的另一側板上分別設置有第五豎槽、第六豎槽、第七豎槽以及第八豎槽，且所述第一豎槽與所述第五豎槽相對，所述第二豎槽與所述第六豎槽相對，所述第三豎槽與所述第七豎槽相對，所述第四豎槽與所述第八豎槽相對，所述第一第豎槽與所述第五豎槽之間可拆卸插接有微濾膜板，所述第二豎槽與所述第六豎槽之間可拆卸插接有乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板，所述第三豎槽與所述第七豎槽之間可拆卸插接有第一二維微納米材料過濾膜板，所述第四豎槽與所述第八豎槽之間可拆卸插接有第二二維微納米材料過濾膜板。

優(yōu)選的，所述第一二維微納米材料微片、所述第二二維微納米材料微片分別獨立選自石墨烯微片、氧化石墨烯微片、二硫化鉬微片中的任意一種。

優(yōu)選的，所述微濾膜板由第三矩形框架以及可拆卸安裝在所述第三矩形框架內(nèi)的微濾膜組成。

優(yōu)選的，乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板由第四矩形框架以及可拆卸安裝在所述第四矩形框架內(nèi)的乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜組成。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益之處在于：

1)本實用新型的采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置設置有四級過濾結構，能夠逐級過濾不同粒徑的粒子，減輕了后續(xù)二維微納米材料的過濾膜負擔，延長了過濾膜的壽命；此外，本實用新型設置有微納米材料微片排列方式不同的第二二維微納米材料過濾膜來對第一二維微納米材料過濾膜中滲漏的分子進行截留，進一步提高了過濾效率。

2)本實用新型的采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置設置有乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜，一方面可以過濾污染物，另一方面可以利用納米二氧化鈦的光催化氧化作用來對所過濾的物質進行殺菌消毒。

3)本實用新型的采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置中各級過濾膜板都是可拆卸的安裝在過濾容器內(nèi)，并且過濾膜均可以從過濾膜板中拆卸，更換膜組件非常方便。

附圖說明

圖1為本實用新型采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置的第一二維微納米材料過濾膜板的結構示意圖；

圖3為本實用新型采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置的第二二維微納米材料過濾膜板的結構示意圖。

附圖標記說明：1-過濾容器，2-微濾膜板，3-乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板，4-第一二維微納米材料過濾膜板，5-第二二維微納米材料過濾膜板，6-第一矩形框架，7-第一二維微納米材料過濾膜，8-第二矩形框架，9-第二二維微納米材料過濾膜。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本實用新型的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

一種采用二維微納米材料過濾膜的過濾裝置，具體如圖1-3所示，包括過濾容器1，所述過濾容器1為上端開口的長方體空腔，所述過濾容器1內(nèi)從進水端到出水端依次縱向且間隔設置有可拆卸的微濾膜板2、可拆卸的乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3、可拆卸的第一二維微納米材料過濾膜板4以及可拆卸的第二二維微納米材料過濾膜板5；

所述第一二維微納米材料過濾膜板4由第一矩形框架6以及可拆卸的安裝在所述第一矩形框架6內(nèi)的第一二維微納米材料過濾膜7組成，所述第一二維微納米材料過濾膜7由多個層層堆疊設置的第一二維微納米材料微片組成，并且所述第一二維微納米材料微片的厚度方向垂直于所述第一二維微納米材料過濾膜板4的厚度方向；

所述第二二維微納米材料過濾膜板5由第二矩形框架8以及可拆卸安裝在所述第二矩形框架8內(nèi)的第二二維微納米材料過濾膜9組成，所述第二二維微納米材料過濾膜9由多個層層堆疊設置的第二二維微納米材料微片組成，并且所述第二二維微納米材料微片的厚度方向平行于所述第一二維微納米材料過濾膜板4的厚度方向。

優(yōu)選的，所述第一二維微納米材料過濾膜7的厚度為1-1000微米。

優(yōu)選的，所述第二二維微納米材料過濾膜9的厚度為0.001-1微米。

本實用新型中，過濾容器1具有進水端和出水端，并且進水端和出水端相對，過濾容器1內(nèi)從進水端到出水端依次縱向且間隔設置有可拆卸的微濾膜板2、乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3、第一二維微納米材料過濾膜板4以及第二二維微納米材料過濾膜板5，由于廢水或廢氣的成分復雜，里面含有粒徑大小不同的污染物，所以為了保護價格昂貴的二維微納米材料過濾膜，在過濾容器1內(nèi)首先設置微濾膜板2來對廢水或廢氣中的污染物進行首輪過濾，截留粒徑較大的污染物，然后濾液再過乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3，一方面可以進一步過濾大粒徑的污染物，另一方面由于乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3具有優(yōu)異的滲透、親水以及耐污染的性能，能夠使水順利通過，并且復合膜中的納米二氧化鈦可以和空氣中的紫外線發(fā)生光催化反應，對廢水或廢氣中的病毒、病菌進行殺滅，使透過膜的水或氣得到進一步的凈化。

經(jīng)過兩次過濾的濾液再過第一二維微納米材料過濾膜板4，由于第一二維微納米材料過濾膜板4內(nèi)的第一二維微納米材料過濾膜7包括多個層層堆疊設置的第一二維微納米材料微片，并且第一二維微納米材料微片的厚度方向垂直于第一二維微納米材料過濾膜板4的厚度方向，因此在相鄰的二維納米材料微片層間會形成多且短的通道，通道具有原子尺寸光滑，可以實現(xiàn)低摩擦高速輸運，能夠提高濾液的通量以及降低能耗。

由于第一二維微納米材料過濾膜7的微片在堆疊的過程中可能存在相互結合不緊密，或者出現(xiàn)空缺的問題，從而導致相鄰的兩片二維微納米材料微片間的間距變大，形成的通道變寬，從而使鹽原子或者氣體分子也隨著水分子一起通過過濾膜，達不到分離的目的，為了減少這種缺陷的發(fā)生，第一二維微納米材料過濾膜7的厚度設置成1-1000微米，但也不能保證能夠完全避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，所以本實用新型在第一二維微納米材料過濾膜板4的后面再設置一個第二二維微納米材料過濾膜板5，并且因為第一二維微納米材料過濾膜7已經(jīng)過濾掉了絕大多數(shù)鹽原子及氣體，所以第二二維微納米材料過濾膜9內(nèi)的第二二維微納米材料微片就可以層層堆疊，且微片的厚度方向平行于第二二維微納米材料過濾膜板5的厚度方向設置，因為第一二維微納米材料過濾膜板4已經(jīng)過濾掉了絕大多數(shù)的污染物，濾液的純度比較高，通過第二二維微納米材料過濾膜板5的阻力很小，所以第二二維微納米材料的過濾膜的厚度設置為0.001-1微米即可起到很好的效果。

優(yōu)選的，所述過濾容器1內(nèi)一側板上縱向且間隔設置有第一豎槽、第二豎槽、第三豎槽以及第四豎槽，相對的另一側板上分別設置有第五豎槽、第六豎槽、第七豎槽以及第八豎槽，且所述第一豎槽與所述第五豎槽相對，所述第二豎槽與所述第六豎槽相對，所述第三豎槽與所述第七豎槽相對，所述第四豎槽與所述第八豎槽相對，所述第一第豎槽與所述第五豎槽之間可拆卸插接有微濾膜板2，所述第二豎槽與所述第六豎槽之間可拆卸插接有乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3，所述第三豎槽與所述第七豎槽之間可拆卸插接有第一二維微納米材料過濾膜板4，所述第四豎槽與所述第八豎槽之間可拆卸插接有第二二維微納米材料過濾膜板5。

優(yōu)選的，所述微濾膜板2由第三矩形框架以及可拆卸安裝在所述第三矩形框架內(nèi)的微濾膜組成。

優(yōu)選的，乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3由第四矩形框架以及可拆卸安裝在所述第四矩形框架內(nèi)的乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜組成。

本實用新型中，微濾膜板2、乙酸纖維素/二氧化鈦復合微濾膜板3、第一二維微納米材料過濾膜板4以及第二二維微納米材料過濾膜板5均是均是活動插接在過濾容器1內(nèi)的，并且其均是由矩形框架和可拆卸安裝在矩形框架內(nèi)過濾膜組成的，因此在使用過程中更換膜組件非常方面，當過濾膜吸附堵塞后即可將相應的模板從過濾容器1內(nèi)取出，然后再將模板上的過濾膜取下進行再生或者更換，即可繼續(xù)進行過濾操作。

優(yōu)選的，所述第一二維微納米材料微片、所述第二二維微納米材料微片分別獨立選自石墨烯微片、氧化石墨烯微片、二硫化鉬微片中的任意一種。

石墨烯微片、氧化石墨烯微片以及二硫化鉬微片均有著合適大小的孔徑，并且它的孔徑能夠使水分子順利通過，而鹽則不能，此外，他們還具有完全不透氣體的性能，但同時又具備好的親水性，所以水分子卻可以在層間幾乎無障礙的高速通過。

以上公開的僅為本實用新型的具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。