[發明專利]用于水處理的裝置和方法

有效

• 申請號: 201980046636.0
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN112512671B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 李昆洲;李炳鎬;聶子淞
• 申請（專利權）人: 上海特瑞思材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/12
• 代理公司: 成都七星天知識產權代理有限公司 51253
• 代理人: 嚴芳芳

一種水可滲透的裝置。所述裝置具有支撐層和水可滲透膜。所述水可滲透膜包括石墨烯片層，所述石墨烯片層被排列以在所述石墨烯片層之間形成層間疏水通道。所述層間疏水通道能夠與水滲透方向一致。還公開了用于水處理的系統和方法。

技術領域

本申請總體上涉及用于水處理的裝置和系統，并且更具體地，涉及石墨結構或石墨烯三維陣列結構以及相關的水過濾膜、裝置和制造方法。

背景技術

由于水短缺是人類面臨的最嚴重的全球挑戰之一，海水淡化作為一項重要技術受到了關注。通常，海水淡化可以通過蒸發(或熱蒸餾)或反滲透(RO)來完成。但是，這兩種技術都需要高能耗才能運行。例如，反滲透使用半透膜從飲用水中去除分子和離子，通過施加壓力來克服滲透壓。典型的反滲透工廠要消耗1.5至2.5千瓦時(kWh)的電力，才能從海水中產生1立方米的淡水。在熱蒸餾中，能耗高達此量的10倍。常規半透膜可以有效去除雜質如離子，但通常具有差的滲透性。淡水處理需要開發高滲透性的膜。

發明內容

公開了用于水處理的裝置和系統。一方面，公開了一種水可滲透裝置，包括：支撐層；以及水可滲透膜，所述水可滲透膜包括石墨烯片層，所述石墨烯片層被排列以在所述石墨烯片層之間形成層間疏水通道，其中，所述層間疏水通道能夠與所述水滲透方向一致。

在一些實施例中，所述石墨烯片層具有至少約0.1°、約0.5°、約1°、約2°、約5°、約10°、約15°或約20°的平均角展度。在一些實施例中，所述石墨烯片層具有至多約0.1°、約0.5°、約1°、約2°、約5°、約10°、約15°或約20°的平均角展度。在一些實施例中，所述石墨烯片層具有約0.1°至約20°的平均角展度。在一些實施例中，所述石墨烯片層具有約0.1°至約0.5°、約0.1°至約1°、約0.1°至約2°、約0.1°至約5°、約0.1°至約10°、約0.1°至約15°、約0.1°至約20°、約0.5°至約1°、約0.5°至約2°、約0.5°至約5°、約0.5°至約10°、約0.5°至約15°、約0.5°至約20°、約1°至約2°、約1°至約5°、約1°至約10°、約1°至約15°、約1°至約20°、約2°至約5°、約2°至約10°、約2°至約15°、約2°至約20°、約5°至約10°、約5°至約15°、約5°至約20°、約10°至約15°、約10°至約20°或約15°至約20°的平均角展度。在一些實施例中，所述石墨烯片層具有約0.1°、約0.5°、約1°、約2°、約5°、約10°、約15°或約20°的平均角展度。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均角展度小于10°。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均角展度小于1°。

在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為至少約0.1μm、約0.2μm、約0.5μm、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm或約20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為至多約0.1μm、約0.2μm、約0.5μm、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm或約20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為約0.1μm至約20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為約0.1μm至約0.2μm、約0.1μm至約0.5μm、約0.1μm至約1μm、約0.1μm至約2μm、約0.1μm至約5μm、約0.1μm至約10μm、約0.1μm至約20μm、約0.2μm至約0.5μm、約0.2μm至約1μm、約0.2μm至約2μm、約0.2μm至約5μm、約0.2μm至約10μm、約0.2μm至約20μm、約0.5μm至約1μm、約0.5μm至約2μm、約0.5μm至約5μm、約0.5μm至約10μm、約0.5μm至約20μm、約1μm至約2μm、約1μm至約5μm、約1μm至約10μm、約1μm至約20μm、約2μm至約5μm、約2μm至約10μm、約2μm至約20μm、約5μm至約10μm、約5μm至約20μm或約10μm至約20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為約0.1μm、約0.2μm、約0.5μm、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm或約20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸小于20μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸小于5μm。在一些實施例中，所述石墨烯片層的平均尺寸為約1μm。