[發(fā)明專利]分離膜、其制備方法及凈化單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380036413.9
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN104428053B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳炳洙;桂正一;金玟廷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: LG電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B01D69/12
• 分類號(hào): B01D69/12;B01D71/02;B01D71/82;B01D69/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 陳海濤,穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及去除污染物用分離膜、其制備方法及凈化單元。

背景技術(shù)

在制備純凈水或從水中去除鹽的工藝中使用的膜蒸餾用于去除污染物。膜蒸餾在如下原理下進(jìn)行：相變化自疏水性聚合物的分離膜的表面發(fā)生，蒸氣通過(guò)微孔穿過(guò)分離膜的表面，并且然后將穿過(guò)的蒸氣冷凝以分離。

膜蒸餾具有如下優(yōu)點(diǎn)。

首先，因?yàn)槟ふ麴s通過(guò)位于分離膜一側(cè)的蒸氣和位于其另一側(cè)的蒸氣之間的分壓差而進(jìn)行，因此膜蒸餾可以在比超過(guò)濾或逆滲透更低的壓力下實(shí)施。其次，膜蒸餾不需要附加的壓力。再次，膜蒸餾有效地用于通過(guò)分離去除非揮發(fā)性離子材料。第四，膜蒸餾可以以預(yù)定的速率收集水，而不被進(jìn)水中含有的污染物的濃度極大地影響。

膜蒸餾用于使用疏水性聚合物分離膜去除進(jìn)水中含有的污染物。在進(jìn)水中含有的溶劑或溶質(zhì)(親水性材料)的表面張力大于分離膜的表面張力。因此，液體材料無(wú)需穿過(guò)分離膜的孔而從分離膜的表面分離。污染物在分離膜表面上形成的孔的入口經(jīng)歷相變化。然后污染物穿過(guò)孔，并冷凝以從分離膜分離。因此這種膜蒸餾在有效地去除揮發(fā)性污染物中是不利的。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

因此，本發(fā)明的目的是提供去除污染物用分離膜和以簡(jiǎn)單的方式制備該分離膜的方法，所述分離膜能夠有效地去除揮發(fā)性污染物以及非揮發(fā)性污染物，同時(shí)保持常規(guī)膜蒸餾方法的性能。

詳細(xì)描述的另一個(gè)目的是提供包含去除污染物用分離膜的去除污染物用單元、膜蒸餾裝置、增濕器和凈水器，所述單元能有效地去除揮發(fā)性污染物以及非揮發(fā)性污染物。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并與本發(fā)明的目的相一致，如在此實(shí)施和廣泛描述的，提供了包含氧化石墨烯層的去除污染物用分離膜。所述去除污染物用分離膜可包含：疏水性膜；形成為部分地或全部地覆蓋疏水性膜的氧化石墨烯層，其中面向氧化石墨烯層的疏水性膜的一個(gè)表面已經(jīng)被疏水性處理。

去除污染物用分離膜還可在疏水性膜和氧化石墨烯層之間包含經(jīng)親水性處理的層。

疏水性膜可包括選自如下的疏水性聚合物：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚酰亞胺及它們的組合。

經(jīng)親水性處理的層可包括選自如下的親水性聚合物：聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、乙酸纖維素(CA)及它們的組合。

氧化石墨烯層可包含氧化石墨烯粒子。

氧化石墨烯層可具有100nm～10μm的厚度。

氧化石墨烯層可具有1nm～2μm的厚度。

為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并與本說(shuō)明書的目的相一致，如在此實(shí)施和廣泛描述的，還提供了用于制備去除污染物用分離膜的方法，所述方法包括親水性處理步驟和氧化石墨烯層形成步驟，所述親水性處理步驟制備具有一個(gè)經(jīng)親水性處理的表面的疏水性膜，所述氧化石墨烯層形成步驟通過(guò)將含有氧化石墨烯粒子的氧化石墨烯涂布液涂布在疏水性膜的親水性處理的親水性表面上而形成氧化石墨烯層。

親水性處理步驟可包括如下過(guò)程：通過(guò)將含有親水性聚合物的親水性涂布液涂布在疏水性膜上而形成經(jīng)親水性處理的層。

通過(guò)選自氣刷(air brush)、噴霧器、原子化器、電噴霧及其組合的微噴射方法進(jìn)行如下過(guò)程中的至少一個(gè)：通過(guò)將氧化石墨烯涂布液涂布在經(jīng)親水性處理的疏水性膜上而形成氧化石墨烯層的過(guò)程，以及通過(guò)將親水性涂布液涂布在疏水性膜上而形成經(jīng)親水性處理的層的過(guò)程。

在其中疏水性膜的溫度為20℃～50℃的狀態(tài)下進(jìn)行親水性處理步驟和氧化石墨烯層形成步驟中的至少一個(gè)步驟。

氧化石墨烯涂布液可包含溶劑和氧化石墨烯粒子。溶劑可包括選自如下的一種：水、乙二醇、二甲基甲酰胺(DMF)、甲基吡咯烷酮(NMP)、四氫呋喃(THF)及它們的組合。

提供根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的去除污染物用單元以提高對(duì)揮發(fā)性污染物的去除效率。去除污染物用單元可包含去除污染物用分離膜，所述分離膜包含疏水性膜和氧化石墨烯層。

去除污染物用單元可包含：去除污染物用分離膜，其包含疏水性膜和氧化石墨烯層；構(gòu)造為將進(jìn)水或進(jìn)水的蒸氣供給至去除污染物用分離膜的疏水性表面的供給部；以及構(gòu)造為冷凝和收集已經(jīng)穿過(guò)去除污染物用分離膜的經(jīng)處理的水的冷卻部。

去除污染物用單元可還包含設(shè)置在去除污染物用分離膜和冷卻部之間的間隙部。

冷卻部可包括選自如下的一種：冷凝器、冷卻水及其組合。

間隙部可以維持為真空狀態(tài)。或者，可以在間隙部中注入空氣或吹掃氣(sweep gas)。