[發明專利]導電疏水膜、其制備方法及包含其的電熱膜蒸餾組件

在審

• 申請號: 201910564523.1
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110354695A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 王軍;李魁嶺;張勇;侯得印;徐莉莉;曹愛新
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D61/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 喻穎

一種導電疏水膜、其制備方法及包含其的電熱膜蒸餾組件，導電疏水膜包括疏水微孔膜層和多孔導電層，其中多孔導電層形成于疏水微孔膜層上。將該導電疏水膜制成電熱膜蒸餾用膜組件，使導電疏水膜的疏水微孔膜層位于料液側，導電疏水膜的石墨烯導電層位于產水側；產水側采用氣隙式、氣掃式或真空式冷凝結構。在電熱膜蒸餾過程中多孔導電層將電能轉化為熱能，通過膜傳遞至料液側將料液加熱。本發明可減少膜蒸餾過程中料液加熱和料液循環的能量投入，緩解膜蒸餾過程中毛細冷凝導致的膜孔潤濕問題，并可實現膜潤濕、清洗之后的快速干燥，實現膜蒸餾技術的長期低耗穩定運行。

技術領域

本發明屬于水處理和工業脫鹽領域，具體涉及電熱過程和膜分離技術領域，尤其涉及一種導電疏水膜、其制備方法及包含其的電熱膜蒸餾組件，以減小膜蒸餾過程運行能耗，緩解膜潤濕和實現膜快速干燥。

背景技術

膜蒸餾是近年來新興的膜分離過程，膜蒸餾技術可用于污廢水處理、海水和苦咸水淡化、鹽結晶等領域，可作為反滲透技術的替代技術。膜蒸餾技術由于操作壓力低、截鹽率高、可應用于高含鹽體系等優點，受到越來越多的重視，具有較好的應用前景。

但是，一方面，傳統膜蒸餾過程需將料液側循環水全部加熱，需要較大加熱能耗；另一方面，傳統膜蒸餾過程需維持一定的料液側進水流量，以緩解溫差極化，保證膜蒸餾的效率和產水量，需要較大水力循環能耗。由此，導致膜蒸餾運行能耗較高。

此外，現有膜蒸餾過程還存在膜潤濕問題，膜的潤濕會導致膜蒸餾過程無法進行，膜潤濕后必須進行清洗和干燥才可重新進行膜蒸餾過程。由于膜裝填于組件中，清洗后的干燥過程不易進行。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種導電疏水膜、其制備方法及包含其的電熱膜蒸餾組件，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

作為本發明的一個方面，提供了一種導電疏水膜，包括疏水微孔膜層和多孔導電層，其中所述多孔導電層形成于疏水微孔膜層上。

作為本發明的另一個方面，提供了一種如上所述的導電疏水膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供一疏水微孔膜；

(2)在所述疏水微孔膜上形成多孔導電層。

作為本發明的再一個方面，提供了一種電熱膜蒸餾用膜組件，包括膜元件，其兩側分別為料液側、產水側，所述膜元件采用如上所述的導電疏水膜，其中：所述導電疏水膜的疏水微孔膜層位于料液側，所述導電疏水膜的石墨烯導電層位于產水側；所述產水側采用氣隙式、氣掃式或真空式冷凝結構。

作為本發明的又一個方面，提供了一種使用如上所述的電熱膜蒸餾用膜組件進行電熱膜蒸餾的方法，包括以下步驟：

步驟A：向所述電熱膜蒸餾用膜組件的料液側通入料液，將所述導電疏水膜的多孔導電層接入外電路；

步驟B：利用多孔導電層進行電熱轉換產生的熱量對料液進行加熱，使料液側產生的水蒸氣在蒸氣壓差作用下穿過導電疏水膜在產水側冷凝產水。

基于上述技術方案，本發明的有益效果在于：

(1)本發明提供的導電疏水膜，在疏水微孔膜層上形成多孔導電層，多孔導電層在通電后具有電熱轉換性，能夠對料液進行加熱，可應用至電熱膜蒸餾過程中，進一步多孔導電層優選為石墨烯材質，其電熱性能較好，負載至疏水微孔膜層上的柔韌性佳；

(2)在電熱膜蒸餾過程中，將該導電疏水膜作為電熱器，只需將膜組件內部疏水微孔膜表面處的少量料液加熱進行膜蒸餾過程，相對于傳統膜蒸餾過程的加熱方式可大大減少料液加熱能耗；