[發明專利]一種光熱海水淡化用的多孔陶瓷膜材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811307159.2
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109530688B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 崔洪芝;李振奎;魏娜;王歡歡;田健;王新震
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/11;C22C1/05;C02F1/44;B01D71/02;B01D61/36;B01D67/00;C02F103/08;C02F101/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種光熱海水淡化用的多孔陶瓷膜材料及制備方法和應用，它是以多孔陶瓷膜泡沫板為載體，通過水熱方法在載體上合成納米異質結構層，經進一步煅燒得到表面含有TiO₂的多孔陶瓷異質結構膜；所述的多孔陶瓷膜泡沫板孔徑為0.1～4.0μm、孔隙率為30％～75％。該發明將等離子束加熱控制與化學合成相結合，制備孔結構可控的多孔陶瓷膜/納米氧化物TiO₂異質結構薄膜，改變造孔劑的配比和等離子束掃描加熱的工藝參數，可以獲得不同孔隙率、孔徑的陶瓷泡沫板，以便根據實際需要組合成梯度結構，實現光熱轉化及海水淡化多功能應用。

技術領域

本發明屬于復合材料合成領域，具體涉及一種光熱海水淡化用的多孔材料及制備方法。

背景技術

隨著全球淡水資源短缺，海水淡化已成為獲得淡水資源的重要手段之一。常規的海水淡化能耗高、成本高、效率低，同時也加劇了能源緊缺的情況。因此，利用太陽能等可再生清潔能源進行海水淡化將成為重要的發展方向。

海水淡化膜材料技術大致有以下幾類：

一是，在成膜載體上通過聚合反應或者直接涂覆上成膜材料。比如中國專利申請號201710983784.8公開的一種海水淡化膜及其制備方法，它是將包括碳納米管、納米級導電黑粒、納米級二氧化錳、納米級活性炭、丁二烯苯乙烯聚合物成膜劑等組分，涂布于尼龍、聚酯纖維、超細纖維、碳纖維、竹纖維等骨架上，最終形成多孔膜，經該淡化膜處理的海水，達到國際飲用水標準，生產難度低，便于推廣。中國專利申請號：201711104102.8公開了一種新型海水淡化反滲透膜及其制備方法，將帶有取代基的間苯二胺、鄰苯二胺、對苯二胺單體與均苯三甲酰氯單體，通過界面聚合反應，制備出具有新結構和新功能化的海水淡化膜。這兩個文獻中記載的成膜材料均為高分子聚合物，熱穩定性差，容易老化，耐溶劑性能較差，膜的使用壽命不長等，而且在制備過程中容易污染環境。

二是，在成膜載體上均勻負載上無機膜材料，比如中國專利申請號201610791214.4公開的一種用于海水淡化材料的制備方法及應用，它就是將光熱劑均勻負載在光熱劑載體上，所述的光熱劑是由TiO₂(P₂5)和NaBH₄在一定條件下煅燒得到H-TiO₂，負載采取的措施是將光熱劑均勻涂抹在載體上烘干。該發明所用方法雖然簡單高效，合成條件溫和可控，不造成二次污染，易于規模化制備。但是還存在以下缺陷：將光熱劑涂在載體表面，結合力較差，時間長了容易脫落，循環穩定性較差。

中國專利申請號971044821公開了一種用于海水淡化的超濾二氧化硅薄膜的制備方法，它是以多孔陶瓷為載體，以硅酸甲酯或硅酸乙酯為原料制得SiO₂溶膠，將載體溶于SiO₂溶膠中得到SiO₂薄膜。該技術在制備過程中采用了具有毒性的硅酸甲酯或硅酸乙酯，在實際中僅限于實驗室使用，是不能應用在產業中的，所以該文獻公開的技術在現實中是無法推廣使用的。

因此，迫切需要開發新型、高效、穩定的陶瓷膜材料以及制備方法，同時膜材料還需要具備親水性、高的太陽光吸收和轉化效率等。

發明內容