[發(fā)明專(zhuān)利]正滲透汲取材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580083126.2
• 申請(qǐng)日: 2015-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108602016B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏晶;Z-X·羅;王煥庭;G·西蒙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D61/00
• 分類(lèi)號(hào): B01D61/00;C02F1/44
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 江磊;沙永生

一種用于正滲透的水凝膠復(fù)合物汲取材料，包含：多孔彈性聚合泡沫元件，其包含與聚合物水凝膠互穿的孔的三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。在使用時(shí)，水凝膠復(fù)合物汲取材料汲取至少3.5L/m²h的水通量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于正滲透的新型水凝膠復(fù)合物汲取材料。本發(fā)明提供了一類(lèi)作為汲取劑用于正滲透脫鹽和純化工藝的新型互穿材料。

背景技術(shù)

以下對(duì)本發(fā)明背景的論述旨在促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的理解。然而，應(yīng)理解，該論述不是確認(rèn)或承認(rèn)所提及的任何材料在申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日時(shí)已被公布、已知或者是公知常識(shí)的一部分。

水脫鹽和純化對(duì)于應(yīng)對(duì)全球缺乏清潔水的問(wèn)題至關(guān)重要(見(jiàn)參考文獻(xiàn)1和2)。正滲透(FO)近年來(lái)被認(rèn)為是一種用于水脫鹽和處理的有吸引力的過(guò)程，因?yàn)樗ㄟ^(guò)直接使用其他類(lèi)型的能源(例如低品位熱)實(shí)現(xiàn)了工藝成本降低、污染傾向減小和易于清潔(見(jiàn)參考文獻(xiàn)3-8)。

正滲透(FO)是膜分離過(guò)程，其中，滲透壓差用作水運(yùn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)力，同時(shí)半透膜用作分離介質(zhì)。在通常的FO分離中，原料液(即鹽水)通過(guò)半透膜的一側(cè)，而高滲透壓(相比于鹽水來(lái)說(shuō))的汲取劑在膜的另一側(cè)上流動(dòng)。由于自然驅(qū)動(dòng)的滲透流動(dòng)，水從原料液通過(guò)膜滲透到汲取劑側(cè)。FO過(guò)程之后，需要分離水和汲取劑以回收純水產(chǎn)品并使汲取劑再生以重新用于FO過(guò)程。

雖然FO技術(shù)在水處理中引起了越來(lái)越多的關(guān)注，但主要障礙之一是缺乏高性能汲取溶質(zhì)(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)9-11)。開(kāi)發(fā)具有高滲透壓、容易且快速地再生而不引起汲取劑的顯著損失并且無(wú)毒性的理想汲取劑是非常具有挑戰(zhàn)性的。許多工作集中在新型汲取劑上，例如無(wú)機(jī)鹽、功能化磁性納米顆粒和溫敏性聚電解質(zhì)溶液(見(jiàn)參考文獻(xiàn)4和12-24)。

最近，開(kāi)發(fā)了刺激響應(yīng)型聚合物水凝膠作為FO脫鹽中的汲取劑(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)11和25-33)。由于聚合物鏈的三維網(wǎng)絡(luò)和豐富的親水基團(tuán)因?yàn)槠湎鄬?duì)較高的滲透壓而可以包含大量的水，因此水凝膠廣泛用作組織工程的支架、細(xì)胞的臨時(shí)支撐物和藥物遞送系統(tǒng)的賦形劑。然而，之前被認(rèn)為是汲取劑(粒徑在2-1000μm范圍內(nèi)的粉末)的水凝膠的形式表現(xiàn)出低通量，并且對(duì)于清潔水的收率低(見(jiàn)參考文獻(xiàn)11和25-33)。當(dāng)使用粉末時(shí)，隨著水凝膠粒徑減小，水凝膠與FO膜之間的接觸面積顯著增加，造成FO通量增加(見(jiàn)參考文獻(xiàn)34)。同時(shí)，增加汲取劑的量能夠增加通量。然而，隨著量進(jìn)一步增加，通量卻保持恒定。這是因?yàn)閺呐cFO膜接觸的第一層水凝膠顆粒到隨后的層，水運(yùn)輸變得困難。由于這一運(yùn)輸屏障，水凝膠粉末相比于通常用使用的汲取劑(如無(wú)機(jī)鹽)顯示出顯著更低的通量。因此，如果將水凝膠用作汲取劑，這一運(yùn)輸屏障問(wèn)題將需要得到解決以進(jìn)一步增加通量。

相應(yīng)地，因此期望新型的或替換性的互穿材料，尤其是可以作為有效的汲取劑用于正滲透過(guò)程的基于水凝膠的材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于正滲透的新型水凝膠復(fù)合物汲取材料以及生產(chǎn)這種新型復(fù)合物材料的方法。

本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種用于正滲透的水凝膠復(fù)合物汲取材料，其包含：

多孔彈性聚合泡沫元件，其包含與聚合物水凝膠互穿的孔的三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，

其中，在使用時(shí)，水凝膠復(fù)合物汲取材料汲取至少3.5L/m²h的水通量。

應(yīng)理解，本發(fā)明的水凝膠復(fù)合物汲取材料優(yōu)選為正滲透脫鹽中的汲取材料。