[發明專利]一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010430388.4
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111744369A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王志寧;張嘉輝;包艷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D61/36
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜及其制備方法及應用，該蒸餾膜包括基膜，基膜的一側為親水皮層，另一側為全疏水皮層，所述的親水皮層為聚多巴胺層；所述的全疏皮層為經多巴胺修飾后的PAL層。該Janus型蒸餾膜在膜厚度方向存在不對稱結構，一面親水、一面超全疏，同時具有良好的耐潤濕、抗污染性能和熱穩定性能。本發明的膜蒸餾用膜制作方法簡單成本較低，且較為環保。非對稱性全疏膜具有良好的耐潤濕、抗污染特性，可以處理高鹽含油污廢水，且穩定性較好，可以基本達到100％脫鹽，在較長時間使用中通量保持穩定。

技術領域

本發明涉及一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜及其制備方法及應用，屬于仿生界面材料技術和膜蒸餾技術領域。

背景技術

膜蒸餾技術是一種熱驅動膜分離工藝，以微孔疏水膜為分離介質，以膜兩側的蒸汽壓差為傳質推動力，使熱側蒸汽分子穿過膜孔后在冷側冷凝富集，實現水與污染物的高效分離，可以得到高品質的分離產物。膜蒸餾工藝具有高達接近100％的截鹽率、較低的操作溫度、可利用廢棄能源等低品位熱能、對膜的機械性能要求較低等優勢。在挑戰性給水處理方面展現出較好的分離效果和巨大的市場潛力。

但隨著水行業的發展和生態保護的需求，膜蒸餾技術面臨著更為復雜的處理對象，比如成分復雜的工業廢水、被污染的海水或苦咸水、含油廢水、染料廢水等，在實際運行過程中，膜的耐久性受到了極大的挑戰，承受著膜潤濕和膜污染的雙重制約。影響蒸餾膜的應用和推廣。理想的蒸餾膜應具備耐潤濕、抗污染、高滲透、低導熱、高熱穩定性等特點。全疏膜有較好的穩定性和較好的空氣中疏水疏油性，但卻具有水下親油性，會被含油給水污染；空氣中親水的復合膜雖然具有抗污染性能，但卻不能有效地抑制低表面能物質對膜的潤濕。

中國專利文獻CN107020017A公開一種抗污染復合蒸餾膜及其制備方法和應用，該復合膜以聚四氟乙烯微濾膜為基膜，通過理化方法對其熱側面進行清洗或蝕刻預處理后，再在熱側面上通過界面聚合進行親水改性，制備具有良好抗污染能力的親疏水復合蒸餾膜。雖然該膜有較好的抗污染能力但是處理含油污水、含有低表面能物質(如表面活性劑)廢水的性能差，由于該膜不耐油潤濕，對于當前治理石油污染海水、含油廢水、成分復雜工業廢水不適用。

中國專利文獻CN108404685A涉及一種高通透、耐潤濕、抗污染膜蒸餾用蒸餾膜的制備方法，所述方法步驟如下：第一步：對疏水聚合物紡絲溶液進行靜電紡絲，得到疏水多孔纖維膜；第二步：使用靜電噴霧將超疏水皮層紡絲溶液噴涂在疏水基膜上，得到超疏水皮層；第三步：使用靜電噴霧將超親水皮層紡絲溶液噴涂在超疏水皮層上，得到不對稱超潤濕復合納米纖維蒸餾膜；第四步：將不對稱超潤濕復合納米纖維蒸餾膜烘干。由于該方法采用靜電紡絲制備基膜，會存在膜不均勻的問題，并且靜電紡絲生產效率低，無法實現膜的大量快速生產，導致膜推廣受限。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜及其制備方法及應用，該Janus型蒸餾膜在膜厚度方向存在不對稱結構，一面親水、一面超全疏，同時具有良好的耐潤濕、抗污染性能和熱穩定性能。在商品膜的基礎上改性，通過簡單沉積和噴涂的方法可以實現膜的快速制備，解決了商品膜易被含油液體、低表面張力物質潤濕的問題，能夠很好的適用于膜蒸餾工藝，可用來處理含油的高鹽廢水。

為解決以上問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜，包括基膜，基膜的一側為親水皮層，另一側為全疏水皮層，所述的親水皮層為聚多巴胺層；所述的全疏皮層為經多巴胺修飾后的全疏材料層。

一種耐潤濕、抗油污的Janus型蒸餾膜的制備方法，包括步驟如下：

第一步、制備親水皮層：

將基膜放入多巴胺緩沖溶液中震蕩，使聚多巴胺均勻附著在膜的表面，然后去離子水沖洗，得到親水皮層基膜；

第二步、制備全疏水皮層：