[發(fā)明專利]一種多孔膜的超疏水疏油改性方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510451502.0
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN106390764B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭躍蓮;路雪梅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

一種多孔膜的超疏水疏油改性方法，屬于分離膜技術(shù)領(lǐng)域。基于自清潔的仿生原理，將具有低表面能的氟硅烷修飾的SiO₂納米顆粒分散在有機溶液制成均勻的分散液，通過動態(tài)過濾的方法對多孔膜進行超疏水疏油改性，制備出穩(wěn)定性較好的雙疏復合膜。此雙疏復合膜表面的水接觸角可達167.3±1°，二碘甲烷的接觸角可達145.9±1°，呈現(xiàn)出良好的雙疏性。無需借助任何復雜設(shè)備，工藝簡單易行，制備周期短，所制備的膜通量高，抗污染性好。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于分離膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔膜的超疏水疏油改性方法，本發(fā)明制備的疏水疏油復合膜適用于含油性物質(zhì)、腐殖質(zhì)類或表面活性劑等有機物的鹽溶液的膜蒸餾中。

背景技術(shù)

膜蒸餾是一種結(jié)合膜技術(shù)和蒸餾技術(shù)的新型脫鹽技術(shù)。相比傳統(tǒng)的蒸餾過程，它具有運行壓力低、操作溫度低、分離效率高等優(yōu)點。膜蒸餾在海水苦咸水的淡化、果汁液體食品的濃縮、廢水處理等方面應(yīng)用非常廣泛。膜蒸餾技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用的某些方面有著很大的優(yōu)勢，但是到目前為止還沒有進行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的報道，這主要是受限于膜材料以及膜污染這兩個方面的制約。膜蒸餾用膜一方面要求有一定的疏水性以利于膜蒸餾過程的進行，另一方面要求其具有較高的孔隙率和適宜的孔結(jié)構(gòu)，還要求膜應(yīng)具有良好的機械強度。膜的污染問題普遍存在于各類膜過程中，是制約膜技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的主要原因之一，也是限制膜蒸餾工業(yè)化應(yīng)用的一個重要因素。因此，對疏水膜進行改性制備出耐污染的復合膜，是防止膜污染的有效措施之一,同時對膜蒸餾技術(shù)的工業(yè)化和進一步推廣應(yīng)用是尤為重要的。

膜蒸餾普遍應(yīng)用之一是處理生活或工業(yè)污水，一般地，大部分污水中含有蛋白類、生物類、油性物質(zhì)等有機污染物以及表面活性劑，這些易產(chǎn)生膜污染及潤濕問題，因此選用耐污染和抗?jié)櫇裥阅茌^好的膜蒸餾用膜是尤為重要的。

近年來，人們對材料的要求已從單一特性轉(zhuǎn)換到多種功能共存，隨之，雙疏表面，超雙疏表面應(yīng)運而生。雙疏表面是指同時具有疏水、疏油性的一類表面，即與水、油的接觸角大于90°的表面。超雙疏表面是指與水、油的接觸角大于150°。雙疏表面雖然比疏水、疏油表面更為復雜，但它將疏水、疏油表面各自的特性集于一身除防污染，自清潔等基本性能外，還在防水防油涂料、石油管道內(nèi)壁的防腐等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

相對于構(gòu)筑疏水、疏油表面，雙疏或超雙疏表面的制備及構(gòu)筑顯得更為困難，研究表明，材料表面的潤濕性是由表面的化學組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定的，故雙疏或超雙疏表面主要由兩種方法獲得：一是在低表面能物質(zhì)上構(gòu)建納微復合結(jié)構(gòu)，一般采用無機納米粒子來構(gòu)筑粗糙表面；二是利用低表面能物質(zhì)修飾具有粗糙結(jié)構(gòu)的表面，即在材料表面修飾一層含氟化合物或含氟聚合物。

制備雙疏/超雙疏表面的方法很多，目前，也有很多專利文獻報道。如申請?zhí)枮?1110291.8的中國專利申請中提出了一種用化學氣相沉積方法制備具有超雙疏性能的陣列結(jié)構(gòu)薄膜，但該工藝比較苛刻，不易于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

申請?zhí)枮?01110266897.9的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N利用含氟含硅共聚物和二氧化硅進行共混后在含有活性基團的表面進行組裝成膜，可賦予表面很好的超雙疏性能，這種方法利用較多的含氟含硅共聚物，并且使用時候需要共混組裝反應(yīng)，工藝比較復雜。

專利201110373304.9提出了利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在氨基改性無機微球表面接枝可交聯(lián)單體和含氟單體得到可交聯(lián)的超雙疏性微球，該含氟微球組裝成膜得到超雙疏表面性能優(yōu)異，不僅具有較好的疏水疏油接觸角，同時具有很好的耐酸堿性，也有較好的耐候性。但是該方法的處理過程較為繁瑣，對試劑、設(shè)備要求較高，而且含氟微球需要分散在含氟溶劑中，表面也沒有粘結(jié)性基團，因此粘接性也不是很強。