【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及膜蒸餾，涉及一種用于直接接觸膜蒸餾的微孔分離膜制備方法，尤其是一種超疏水微孔分離膜的制備方法。
技術介紹
1、膜蒸餾（membrane?distillation，簡稱md）是一種由多孔疏水膜兩側的蒸氣壓差驅動，僅水蒸氣分子能夠通過的膜分離技術。目前，已經研究了md在飲用水處理、食品加工、醫藥生物、化工和環保等多個領域的應用。md具有簡單的過程裝置和利用低品位熱源（如太陽能，地熱和廢熱等）的能力，可以在低壓（<100?kpa）和高溫（60-90℃）下運行，并且能夠在處理高鹽度水方面達到幾乎100%的截留率。將無機納米粒子共混到鑄膜液中是制造微孔分離膜最適用的方法。然而，在制膜期間需要解決無機納米粒子在鑄膜液中的團聚和相容性及相互作用是必要的，否則無機納米粒子的團聚將導致其在聚合物基質中的不均勻分散，并損害膜性能。無機納米粒子和聚合物基質之間的兼容性和相互作用將決定聚合物基質的穩定性和膜性能。因此制備具有穩定的微孔分離疏水膜是研究重點之一。
2、微孔分離膜是向有機基體中引入無機納米粒子制備而成，其結合了有機無機組分的優良特性，具有較高的熱穩定性、機械強度和特殊的化學性質，特別是尺寸小到納米級的納米粒子，還具有特殊的納米效應，如表面效應、小尺寸效應和量子化效應。制備微孔分離膜的方法包括：
3、（1）溶液共混法：將兩種或多種基質溶解在適當的溶劑中，然后混合均勻，通過溶劑揮發或其他方法使其形成微孔分離膜。（2）微孔分離沉積法：將不同基質的溶液依次沉積在基底上，形成微孔分離膜。可以通過旋涂、濺射、
4、目前，通過非溶劑誘導的相分離法，以醇（甲醇、乙醇等）為凝固浴，成功的制備出了微觀結構為微球結構的pvdf膜。使用醇作為凝固浴時，分相過程被延遲，并且獲得了沒有指狀底層的互連結構。此外，緩慢的分相速率也會在膜體中引起更多的結晶。所得到的膜結構表面具有微球結構，增加了膜表面的粗糙度，從而使膜表面疏水。在使用醇作為凝固浴時，降低了溶劑與非溶劑的交換速率，有利于延遲分相，獲得了沒有致密皮層且具有微粒的膜表面。但是這種方法需要使用醇作為凝固浴，會使得制備膜的成本上升，不適合大規模工業化生產。
5、制備超疏水膜常用的方法：(1)在膜表面涂覆一層低表面能的物質，這樣不僅可以增加膜表面的粗糙度還可以降低膜的表面能，但是涂層和膜基質結合力差，在長期運行過程中容易脫落，而且涂層會增加水蒸汽滲透阻力，減小通量。(2)在膜表面接枝低表面能的物質，通過接枝低表面能的物質，降低膜的表面能，從而使得膜的疏水性提高，但是其所需要的設備以及工藝復雜，限制了疏水材料大規模工業化的發展。(3)通過共混來提高膜的疏水性，共混一般是將兩種疏水的有機聚合物按一定比例混合在一起然后制膜或者將有機物和無機納米粒子混合在一起制膜。通過將有機物和無機納米粒子共混制膜，不僅可以有效的增加膜的疏水性，還可以增加膜的耐腐蝕性、強度等，而且此方法簡單易行，不需要繁瑣的后處理。
6、目前，通過向鑄膜液中加入無機納米粒子來制備疏水性微孔分離膜是一種簡單易操作且成本低廉的有效手段，例如：
7、hou（effects?of?calcium?carbonate?nano-particles?on?the?properties?ofpvdf/nonwoven?fabric?flat-sheet?composite?membranes?for?direct?contactmembrane?distillation,?desalination,?volume?347,?15?august?2014,?pages?25-33）將疏水性的caco3加入到pvdf鑄膜液中，發現疏水納米顆粒的加入可以縮小孔徑分布，提高膜孔隙率，并在一定程度上提高膜表面粗糙度和接觸角。納米粒子的加入也提高了所制備膜的結晶度和熱穩定性。與沒有加入納米納米粒子顆粒的膜相比，復合膜具有更好的機械性能。
8、efome（effects?of?superhydrophobic?sio2、nanoparticles?on?theperformance?of?pvdf?flat?sheet?membranes?for?vacuum?membrane?distillation,desalination,?volume?373,?1?october?2015,?pages?47-57）將疏水性sio2加入到pvdf鑄膜液中，制備出的膜具有不對稱結構，其具有薄的頂部表層，指狀大孔隙區域和下部海綿狀層，膜的疏水性得到提高。
9、baghbanzadeh（effects?of?hydrophilic?cuo?nanoparticles?on?propertiesand?performance?of?pvdf?vmd?membranes,?desalination,?volume?369,?3?august2015,?pages?75-84）將親水性的cuo納米顆粒加入到pvdf?鑄膜液中，采用浸沒相轉化法制備pvdf膜，發現可以有效的提高膜的孔徑、孔隙率、疏水性以及膜蒸餾通量。
10、然而上述向鑄膜液中加入無機納米粒子制備的疏水性微孔分離膜存在通量偏低，疏水性不足的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服膜蒸餾過程中通量偏低達不到實際應用要求的不足，以及因為疏水性不足造成的膜潤濕現象，從而提供一種超疏水微孔分離膜的制備方法，通過此方法制得的超疏水微孔分離膜，滲透通量極大提高，超疏水特性穩定，且制備方法工藝簡便易行。
2、本專利技術的目的是由以下技術方案實現的：
3、本專利技術提供了一種超疏水微孔分離膜的制備方法，將納米粒子引入鑄膜液體系，形成聚合物/溶劑/添加劑/納米粒子組成的多元鑄膜液體系，通過非溶劑誘導的相分離過程制備分離膜，所述納米粒子為使用全氟和多氟烷基類化合物疏水改性的納米粒子，納米粒子本身具備貫通孔道結構且表面帶有豐富的羥基。
4、向由聚合物/溶劑/添加劑/無機納米粒子組成的鑄膜液體系中，加入疏水改性的表面含有羥基的貫通孔道結構納米粒子，其改性作用是在利用疏水/親水孔道粒子表面修飾的含氟長鏈增強孔道粒子在pvdf鑄膜液中的分散性和相容性，均勻分布的孔道粒子表面更豐富的親水性羥基促進水相和富含聚合物的相的交換，而粒子的貫通孔道結構又能夠作為相轉化期間水的傳質通道，通過這種相互作用，增大孔徑并提高膜的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超疏水微孔分離膜的制備方法，將納米粒子引入鑄膜液體系，形成聚合物/溶劑/添加劑/納米粒子組成的多元鑄膜液體系，通過非溶劑誘導的相分離過程制備分離膜，其特征在于：所述納米粒子為使用全氟和多氟烷基類化合物疏水改性的納米粒子，納米粒子本身具備貫通孔道結構且表面帶有豐富的羥基。
2.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述全氟和多氟烷基類化合物為全氟己酸、全氟辛酸、全氟壬酸中的一種或兩種以上。
3.根據權利要求2所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述全氟和多氟烷基類化合物疏水改性納米粒子的方法為：將納米粒子的分散液與全氟和多氟烷基類化合物的溶液共混，全氟和多氟烷基類化合物的質量為納米粒子質量的1~3倍，添加帶水劑和催化劑，在65-75℃接枝反應6-7h，反應結束后離心洗滌，烘干研磨后得到疏水改性的納米粒子，所述催化劑為濃硫酸、硼酸、磷酸、甲酸、醋酸中的一種或兩種以上，所述帶水劑為環己烷或石油醚或二甲苯，催化劑的質量是納米粒子質量的1~3倍，帶水劑的質量是納米粒子質量的10~20倍。
4.根據權利要求1所述的超
5.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述聚合物為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯或聚氯乙烯。
6.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種以上。
7.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述添加劑為乙醇、丙二醇、丁醇、戊二醇、水中的一種或兩種以上。
8.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述全氟和多氟烷基類化合物疏水改性的納米粒子相對于鑄膜液總質量，濃度為0.01wt%~0.50wt%。
9.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：鑄膜液的溫度控制在60℃~90℃。
10.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：采用去離子水、乙醇中的一種或兩種的混合液作為凝固浴。
...【技術特征摘要】
1.一種超疏水微孔分離膜的制備方法，將納米粒子引入鑄膜液體系，形成聚合物/溶劑/添加劑/納米粒子組成的多元鑄膜液體系，通過非溶劑誘導的相分離過程制備分離膜，其特征在于：所述納米粒子為使用全氟和多氟烷基類化合物疏水改性的納米粒子，納米粒子本身具備貫通孔道結構且表面帶有豐富的羥基。
2.根據權利要求1所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述全氟和多氟烷基類化合物為全氟己酸、全氟辛酸、全氟壬酸中的一種或兩種以上。
3.根據權利要求2所述的超疏水微孔分離膜的制備方法，其特征在于：所述全氟和多氟烷基類化合物疏水改性納米粒子的方法為：將納米粒子的分散液與全氟和多氟烷基類化合物的溶液共混，全氟和多氟烷基類化合物的質量為納米粒子質量的1~3倍，添加帶水劑和催化劑，在65-75℃接枝反應6-7h，反應結束后離心洗滌，烘干研磨后得到疏水改性的納米粒子，所述催化劑為濃硫酸、硼酸、磷酸、甲酸、醋酸中的一種或兩種以上，所述帶水劑為環己烷或石油醚或二甲苯，催化劑的質量是納米粒子質量的1~3倍，帶水劑的質量是納米粒子質量的10~20倍。
4.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：武春瑞，賀龍飛，高海富，宋姿萍，李佳慧，閆弘津，史樂，陳中瑞，陳華艷，王暄，
申請(專利權)人：天津工業大學，
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。