【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及蒸餾膜，具體是一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、膜蒸餾是一種新型熱驅(qū)動膜分離技術(shù)，原水加熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過疏水膜，在另一側(cè)冷流液化溫差導(dǎo)致蒸餾膜表面產(chǎn)生蒸汽壓差，作為水蒸氣傳輸?shù)膭恿ΑＥc反滲透等傳統(tǒng)壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)相比，膜蒸餾具有諸多顯著優(yōu)勢。膜蒸餾可使用低品位熱量，如來自火力發(fā)電廠的冷凝器冷卻水以及太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能等可再生能源，使膜蒸餾過程中無需大量的能源消耗。在膜蒸餾過程中，水蒸氣的輸送導(dǎo)致對流換熱，其中熱量部分通過膜材料傳導(dǎo)，從而降低了溫度梯度，降低了跨膜傳質(zhì)的驅(qū)動力，實現(xiàn)更節(jié)能高效的淡水生產(chǎn)。膜蒸餾還具備靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，可以適用于不同類型的水源和各種復(fù)雜的水質(zhì)條件，在處理各類工業(yè)廢水與海水等高鹽水的方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。
2、但目前市面上的蒸餾膜存在滲透率低和導(dǎo)熱損失高的問題，限制了膜蒸餾的大規(guī)模應(yīng)用和推廣。這是因為蒸餾膜通常是由合成聚合物制成，而這些聚合物大多數(shù)是石油衍生物，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯等，石油衍生物合成聚合物的分子結(jié)構(gòu)相對不規(guī)則，導(dǎo)致分子間的排列方式較為松散，且分子結(jié)構(gòu)中存在著許多非常規(guī)的分支和側(cè)鏈，這使得熱量在材料中傳遞時會遇到較多阻力，從而導(dǎo)致較大的導(dǎo)熱損失。碳基材料往往具有低導(dǎo)熱性和高輸水能力的特殊結(jié)構(gòu)，如木材中的導(dǎo)管、管胞和胞間道等，使得水蒸氣可以更快速地在材料中傳遞，并增加隔熱能力。然而，石油衍生物聚合物通常為各向同性結(jié)構(gòu)，缺乏這樣的特殊通道，導(dǎo)致水通量低且不具備高效隔熱能力。所以，對于膜蒸餾這類需要低導(dǎo)熱率
3、另一方面，工業(yè)時代大量應(yīng)用石油化工產(chǎn)品，而隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，生物可降解材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。而目前主流的蒸餾膜的基材來源于石油化工產(chǎn)品，具有生物降解性低、生產(chǎn)成本高的問題，這些膜的使用和廢棄會產(chǎn)生環(huán)境問題。因此，膜蒸餾技術(shù)迫切需求由具有高熱穩(wěn)定性、高導(dǎo)熱率、高隔熱性能和高滲透率的環(huán)境友好型低成本堅固材料制成的蒸餾膜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專利技術(shù)提供一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜及其制備方法，本專利技術(shù)的親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜以蒸餾膜為基底，在其兩側(cè)表面均設(shè)置超疏水層，提高了膜的抗?jié)櫇裥阅埽谝粋?cè)超疏水層的表面設(shè)置親水層，使蒸餾膜在水下疏油，減緩蒸餾膜被廢水中的油污染，使得本專利技術(shù)親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜具有優(yōu)良的抗膜污染性能。
2、本專利技術(shù)為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，包括：
4、納米木膜，所述納米木膜是天然木片經(jīng)過木質(zhì)素脫除液處理后的木膜；或所述納米木膜是天然木片經(jīng)過木質(zhì)素脫除液處理后又經(jīng)漂白溶液處理的木膜；
5、超疏水層，設(shè)置于所述納米木膜的兩側(cè)；
6、親水層，設(shè)置于其中一側(cè)所述超疏水層背離所述納米木膜的表面。
7、優(yōu)選的，所述天然木片經(jīng)過木質(zhì)素脫除液處理后，經(jīng)熱蒸餾水沖洗后再經(jīng)過冷凍干燥得到納米木膜。或所述天然木片經(jīng)過木質(zhì)素脫除液處理，經(jīng)熱蒸餾水沖洗后，再經(jīng)漂白溶液處理后，經(jīng)冷水沖洗，再經(jīng)過冷凍干燥得到納米木膜。
8、優(yōu)選的，所述納米木膜的厚度小于600微米；示例性的，所述納米木膜的厚度為300微米、350微米、400、450微米、500微米、550微米、600微米。所述納米木膜的厚度越小，水蒸氣穿過納米木膜孔道所受到的總體阻力會減小，膜通量會增加，但是，納米木膜的厚度越小，其強(qiáng)度越小，壽命越短，本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述納米木膜的厚度為300微米～600微米。
9、優(yōu)選的，所述超疏水層由超疏水改性溶液涂覆在所述納米木膜的兩側(cè)表面，并于真空烘箱中加熱固化得到。
10、優(yōu)選的，所述親水層由親水改性預(yù)混合溶液涂覆在所述超疏水層背離所述納米木膜的單側(cè)表面，并于真空烘箱中加熱固化得到。
11、優(yōu)選的，所述木質(zhì)素脫除液為氨水溶液或naoh與na2so3的混合溶液或naclo溶液；所述漂白溶液為h2o2溶液。
12、優(yōu)選的，所述超疏水改性溶液由正己烷、無水乙醇、氟硅烷、無機(jī)納米顆粒組成，所述正己烷與無水乙醇的重量之和小于氟硅烷的重量的2倍；所述氟硅烷與納米顆粒的重量比為50：1～50：3。
13、如果所述超疏水改性溶液中正己烷、無水乙醇的占比過多，噴涂在膜表面的氟硅烷含量過低，最后成品的疏水性會變差，因此，本專利技術(shù)中優(yōu)選的，正己烷與無水乙醇的重量之和小于氟硅烷的重量的2倍。優(yōu)選的，所述正己烷與無水乙醇的重量之和與氟硅烷的重量比為0.5：1～2：1，示例性的，所述正己烷與無水乙醇的重量之和與氟硅烷的重量比為：0.8：1、1：1、1.2：1、1.5：1、1.8：1、2：1。
14、如果所述超疏水改性溶液中的所述納米顆粒含量過少，噴涂后膜表面的粗糙度無法滿足超疏水性能，若無機(jī)納米顆粒過多，氟硅烷無法將納米顆粒完整包裹固定在膜表面，膜表面的納米顆粒容易掉落。因此，本專利技術(shù)中優(yōu)選的，所述氟硅烷與納米顆粒的重量比為50：1～50：3。示例性的，所述氟硅烷與納米顆粒的重量比為50：1、50：1.5、50：2、50：2.5、50：3。
15、示例性的，所述超疏水改性溶液中所述正己烷、無水乙醇、氟硅烷、無機(jī)納米顆粒的質(zhì)量比為25：25：50：1。
16、優(yōu)選的，所述無機(jī)納米顆粒的粒徑為20±5nm。
17、氟硅烷可以降低膜表面能，減緩膜潤濕，增長膜蒸餾穩(wěn)定運行時間；無機(jī)納米顆粒可以增強(qiáng)膜表面粗糙度，使膜表面獲得超疏水性能，無機(jī)納米顆粒的粒徑為20±5nm，可以使無機(jī)納米顆粒固定在膜表面具有穩(wěn)定性。
18、所述氟硅烷為全氟癸基三乙氧基硅烷(fas，化學(xué)式：c16h19f17o3si)、三氟丙基三氯硅烷(tfptcs，化學(xué)式：cf3(ch2)2sicl3)、三氟丙基三乙氧基硅烷(tftes，化學(xué)式：cf3(ch2)2si(oc2h5)3)、二氟二氯甲基硅烷(dfdcs，化學(xué)式：ch2sicl2f2)、八氟戊基三乙氧基硅烷(pfoes，化學(xué)式：c8h5f13o3si)、十三氟辛基三氯硅烷(pfots，c8h7cl3f13si)、十一氟己基三乙氧基硅烷(pfhes，化學(xué)式：c6h5f11o3si)中的一種或多種以任意比例混合。
19、tfptcs具有三個氯基和一個三氟丙基，可以有效地與所述納米木膜表面的羥基反應(yīng)，形成穩(wěn)定的超疏水層；tftes類似于tfptcs，但含有三個乙氧基，可以在較溫和的條件下水解生成活性的硅醇基，與所述納米木膜表面反應(yīng)，形成穩(wěn)定的超疏水層；dfdcs含有二氟甲基和兩個氯基，可以提供強(qiáng)疏水性，同時容易與所述納米木膜表面反應(yīng)，形成穩(wěn)定的超疏水層；pfoes具有更長的氟碳鏈，提供更強(qiáng)的疏水性，適用于需要高度疏水性能的膜材料；pfots具有長氟碳鏈，提供極高的疏水性和低表面能；pfhes具有相對較短的氟碳鏈，但仍能提供較高的疏水本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，所述木質(zhì)素脫除液為氨水溶液或NaOH與Na2SO3的混合溶液或NaClO溶液；所述漂白溶液為H2O2溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項所述的親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.一種如權(quán)利要求6所述的親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)還包括漂白處理步驟，具體為：將所述天然木片浸泡于所述木質(zhì)素脫除液中煮沸，然后在熱蒸餾水中沖洗后，再將沖洗后的木片浸入漂白溶液中，漂白完成后用冷水沖洗，得到納米木片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述天然木片浸泡于所述木質(zhì)素脫除液中的浸泡時間至少為12小時，所述熱蒸餾水沖洗次數(shù)至少為三次。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述漂白溶液為H2O2溶液，溫度為50℃以上；冷水沖洗三次以上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，所述木質(zhì)素脫除液為氨水溶液或naoh與na2so3的混合溶液或naclo溶液；所述漂白溶液為h2o2溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜，其特征在于，
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項所述的親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.一種如權(quán)利要求6所述的親水-超疏水納米改性木膜蒸餾膜...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許兵，楊曉彤，馬良，焦輝，田彬彬，馬圣洋，張旭，姚興潔，周晶，郭培勛，
申請(專利權(quán))人：山東建筑大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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