【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于膜制備，涉及一種致密聚酰胺janus膜蒸餾膜及其制備方法和應用，尤其涉及一種基于聚乙烯醇或芳綸納米纖維中間層的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、膜蒸餾(md)是一種利用膜兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力使得水蒸氣穿過多孔的疏水膜材料，同時攔截液體及不揮發組分(如離子等)的脫鹽技術。md是膜法和熱法相結合的產物，并且綜合了膜技術和蒸餾技術的優點，可實現對溶液中鹽離子接近100％的去除，在處理高濃度、高污染鹽水和利用工業廢熱等低品位熱以及太陽能、地熱能方面具有巨大優勢。此外，md技術相比于傳統膜技術和熱脫鹽工藝(反滲透技術(ro)、正滲透(fo)、多效蒸餾(med)、多級閃蒸(msf))設備簡單、操作簡便，具有構建大規模生產體系的靈活性。因此，md作為一種可持續的、低能耗的海水淡化及濃鹽水脫鹽技術具有一定競爭力與應用前景。然而，傳統聚合物疏水md膜面臨嚴重的膜污染和膜浸潤等問題，嚴重限制了膜蒸餾技術的進一步推廣與應用。
2、通常，由疏水性有機污染物(如油滴)引起的膜污染以及兩親性有機物(如表面活性劑)引起的膜潤濕極大程度上限制了md的適用性，這嚴重影響了md膜的性能(如滲透性、截鹽率)，而且增加了清潔頻率，縮短膜壽命，甚至導致不可逆的膜損壞。為了解決上述問題，通過噴涂、表面氟化和聚合物涂層方法開發了各種先進md膜，如超疏水膜、全疏膜以及janus膜等。然而目前方法仍存在以下問題：在同時含有油和表面活性劑污染物的進料鹽水下，不能同時滿足膜的高滲透通量和長期穩定性；涉及一系列不易控制和復
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提出了一種致密聚酰胺janus膜蒸餾膜及其制備方法和應用。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了以下技術方案：
3、本專利技術的技術方案之一：
4、一種致密聚酰胺janus膜蒸餾膜，包括由下到上依次設置的親水改性疏水膜、親水中間層和聚酰胺(pa)層，所述親水中間層為聚乙烯醇(pva)層或芳綸納米纖維(anf)層。
5、進一步地，所述親水改性疏水膜包括親水改性的聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜及其復合膜中的一種。
6、更進一步地，所述親水改性方法包括聚多巴胺沉積、聚多巴胺/聚乙烯亞胺沉積、單寧酸/3-氨基丙基三乙氧基硅烷粘附、氫氧化鈉溶液浸泡以及等離子體處理中的一種或任意幾種。
7、本專利技術的技術方案之二：
8、一種所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜的制備方法，將親水中間層溶液均勻涂覆于經親水改性的疏水膜一側表面得到親水中間層，之后利用界面聚合反應將水相單體溶液和油相單體溶液依次去浸潤所述親水中間層表面形成聚酰胺(pa)層，從而得到所述致密聚酰胺janus膜蒸餾膜；
9、所述親水中間層溶液為聚乙烯醇(pva)溶液或芳綸納米纖維(anf)溶液。
10、進一步地，所述聚乙烯醇溶液是將聚乙烯醇與去離子水在90℃下攪拌混合均勻后得到，攪拌時間為6-10h；
11、所述芳綸納米纖維溶液是將氫氧化鉀溶解于去離子水中，然后磁力攪拌48-96h并加入二甲基亞砜和芳綸納米纖維得到。
12、更進一步地，所述聚乙烯醇溶液的質量濃度為6-12％，所述氫氧化鉀與去離子水的用量比為0.5-2g/ml，所述氫氧化鉀與芳綸納米纖維的質量比為(0.5-2)∶1，所述芳綸納米纖維與二甲基亞砜的用量比為0.01-0.04g/ml。
13、進一步地，所述水相單體溶液為質量濃度為0.5-2％的多元胺水溶液，所述多元胺為哌嗪、間苯二胺或聚乙烯亞胺中的一種。
14、進一步地，所述油相單體溶液為多元酰氯與有機溶劑的混合溶液，所述油相單體溶液中多元酰氯的質量濃度為0.02-0.3％，所述多元酰氯為均苯三甲酰氯、間苯三甲酰氯、環己烷三酰氯、環戊烷三酰氯、丙三酰氯或戊三酰氯中的一種，所述有機溶劑為正己烷、正庚烷、十二烷或十四烷中的一種。
15、進一步地，所述親水中間層溶液的涂覆量為0.01-0.02ml/cm2，所述水相單體溶液浸潤時的使用量為0.15-0.25ml/cm2，所述油相單體溶液浸潤時的涂覆量為0.15-0.25ml/cm2。
16、進一步地，所述均勻涂覆為使用間隙為50微米的刮刀進行均勻涂覆。
17、更進一步地，包括以下步驟：
18、(1)將親水中間層溶液均勻涂覆于經親水改性的疏水膜一側表面，經干燥后得到載有親水中間層的親水改性疏水膜；
19、(2)將載有親水中間層的親水改性疏水膜固定，然后在親水中間層表面滴加水相單體溶液進行浸潤，靜置后干燥，之后繼續滴加油相單體溶液進行浸潤，靜置后干燥，得到所述致密聚酰胺janus膜蒸餾膜。
20、更進一步地，步驟(1)中，所述干燥為自然晾干或在25-35℃下烘干。
21、更進一步地，步驟(2)中，滴加水相單體溶液后靜置的時間為3-10min，并去除多余的水相單體溶液，然后在30℃下干燥30min；滴加油相單體溶液后靜置的時間為1-2min，并去除多余的油相單體溶液，然后在60℃下干燥5-10min。
22、本專利技術的技術方案之三：
23、所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜在膜蒸餾中的應用。
24、進一步地，應用時，將所述致密聚酰胺janus膜蒸餾膜表面負載有pa/pva復合層或pa/anf復合層的一側與進料液接觸。
25、本專利技術技術方案涉及的反應原理：
26、pva具有成膜能力強、親水性好和生物相容性好等優點，可作為防污材料制備高性能janus膜蒸餾膜，本專利技術采用pva溶液澆鑄在親水改性疏水膜表面，然后通過干燥收縮-再水化過程，以更簡單和綠色的方式構建了類似水凝膠的pva中間涂層。anf是來自以其卓越的機械性能而聞名的凱夫拉，具有高長寬比和主鏈單元中對稱的芳香環，這將有利于增強janus膜蒸餾膜的機械強度。本專利技術采用經親水改性的疏水微孔膜，有利于pva或anf涂層的負載，從而確保在疏水膜表面上形成均勻且親水的中間涂層。
27、親水pva和anf中間涂層的構筑增加了水相中胺單體的存儲量并加速了界面聚合反應，從而形成完整無缺陷的聚酰胺(pa)層，由于pa-pva和pa-anf復合層具有親水性且薄，因此所獲得的膜的通量與未改性的疏水膜通量相當。同時，得益于在構建的中間層上形成完整且無缺陷的pa層，得到的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜具備穩定的蒸汽通量和低電導率的滲透液。因此基于pva和anf中間層的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜的可擴展制備工藝和穩健的膜蒸餾性能在含油高鹽廢水脫鹽實用性方面具有巨大潛力。
28、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點和技術效果：
29、本專利技術在經親水改性的疏水性基底上構筑連續且均勻的pva或anf親水中間本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜，其特征在于，包括由下到上依次設置的親水改性疏水膜、親水中間層和聚酰胺層，所述親水中間層為聚乙烯醇層或芳綸納米纖維層。
2.根據權利要求1所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜，其特征在于，所述親水改性疏水膜包括親水改性的聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜及其復合膜中的一種。
3.一種權利要求1-2任一項所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，將親水中間層溶液均勻涂覆于將經親水改性的疏水膜一側表面得到親水中間層，之后利用界面聚合反應將水相單體溶液和油相單體溶液依次去浸潤所述親水中間層表面形成聚酰胺層，從而得到所述致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜；
4.根據權利要求3所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液是將聚乙烯醇與去離子水混合均勻后得到；
5.根據權利要求4所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的質量濃度為6-12％，所述氫氧化鉀與去離子水的用量比為0.5-2g/mL，所述氫氧化鉀與芳綸納米纖維的質量比為(0.5
6.根據權利要求3所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述水相單體溶液為質量濃度為0.5-2％的多元胺水溶液，所述多元胺為哌嗪、間苯二胺或聚乙烯亞胺中的一種。
7.根據權利要求3所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述油相單體溶液為多元酰氯與有機溶劑的混合溶液，所述油相單體溶液中多元酰氯的質量濃度為0.02-0.3％，所述多元酰氯為均苯三甲酰氯、間苯三甲酰氯、環己烷三酰氯、環戊烷三酰氯、丙三酰氯或戊三酰氯中的一種，所述有機溶劑為正己烷、正庚烷、十二烷或十四烷中的一種。
8.根據權利要求3所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述親水中間層溶液的涂覆量為0.01-0.02mL/cm2，所述水相單體溶液浸潤時的使用量為0.15-0.25mL/cm2，所述油相單體溶液浸潤時的使用量為0.15-0.25mL/cm2。
9.根據權利要求3所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.如權利要求1-2任一項所述的致密聚酰胺Janus膜蒸餾膜在膜蒸餾中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種致密聚酰胺janus膜蒸餾膜，其特征在于，包括由下到上依次設置的親水改性疏水膜、親水中間層和聚酰胺層，所述親水中間層為聚乙烯醇層或芳綸納米纖維層。
2.根據權利要求1所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜，其特征在于，所述親水改性疏水膜包括親水改性的聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜及其復合膜中的一種。
3.一種權利要求1-2任一項所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，將親水中間層溶液均勻涂覆于將經親水改性的疏水膜一側表面得到親水中間層，之后利用界面聚合反應將水相單體溶液和油相單體溶液依次去浸潤所述親水中間層表面形成聚酰胺層，從而得到所述致密聚酰胺janus膜蒸餾膜；
4.根據權利要求3所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液是將聚乙烯醇與去離子水混合均勻后得到；
5.根據權利要求4所述的致密聚酰胺janus膜蒸餾膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的質量濃度為6-12％，所述氫氧化鉀與去離子水的用量比為0.5-2g/ml，所述氫氧化鉀與芳綸納米纖維的質量比為(0.5-2)∶1，所述芳綸納米纖維與二甲基亞砜的用量比為0...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志寧，張嬌嬌，楊欣，魏冰，韓林欣，陶智敏，齊芮瑤，付云柯，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。