[發明專利]一種用于膜蒸餾的超疏水、耐潤濕和耐結垢的雜化納米纖維復合膜的生產方法

在審

• 申請號: 202010793472.2
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111804149A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉雍;潘天帝;范杰;厲宗潔;王亮;夏兆鵬;鄧南平
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D67/00;B01D69/12;B01D71/34;C02F1/08;C02F103/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于膜蒸餾的超疏水、耐潤濕和耐結垢的雜化納米纖維復合膜的生產方法。該生產方法包括如下工藝步驟：(1)將聚偏氟乙烯(PVDF)、乙酸鋅、N，N?二甲基甲酰胺和丙酮按照一定的比例配置并攪拌均勻；(2)利用靜電紡絲技術制備聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜；(3)將聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜放入烘箱中進行熱處理，得到聚偏氟乙烯/氧化鋅納米纖維膜；(4)將聚偏氟乙烯/氧化鋅納米纖維膜用無水乙醇浸泡后放于六次甲基四胺、硝酸鋅和氨水溶液中進行水熱處理，得到氧化鋅@聚偏氟乙烯納米纖維膜；(5)用1H，1H，2H，2H?全氟辛基三乙氧基硅烷改性氧化鋅@聚偏氟乙烯納米纖維膜，得到雜化納米纖維復合膜。采用本發明制備的雜化納米復合膜，具有超疏水性、耐潤濕和耐結垢性、較高的截鹽率和穩定的滲透通量，有利于長期穩定運行。

技術領域

本發明涉及膜蒸餾技術領域中分離膜的制備方法，具體涉及一種超疏水雜化納米纖維復合膜的制備方法。

背景技術

目前淡水短缺已成為人類生存和發展的重要問題之一。另外，人口增長、工業和農業用水量增加、水污染以及水資源的浪費加劇了水資源危機問題。海水淡化是緩解水資源短缺的解決方案之一。海水淡化的處理方法有很多，如：反滲透、熱蒸發、納濾和膜蒸餾等。其中膜蒸餾技術由于能夠利用廢熱、低操作壓力和低運行溫度以及能夠處理高濃度鹽水等優點被認為是很有前途的海水淡化技術。理想的膜蒸餾膜應該具有以下特點：強的疏水性、低的熱導率、合適的孔徑和高孔隙率。

膜蒸餾膜的制備方法一般包括拉伸法、相轉變和靜電紡絲。與前兩種方法相比，靜電紡納米纖維膜被認為是可實現理想條件的膜蒸餾材料，是因為納米纖維膜具有高孔隙率、窄孔徑分布、相互貫通的孔結構、厚度可控等優點。然而，在長期運行中納米纖維膜容易被潤濕。膜一旦被潤濕，將會導致低截留率，即無選擇性。為了解決膜潤濕問題，許多研究學者提出超疏水膜具有抗潤濕性和自清潔性。而制備超疏水膜的原理是提高表面粗糙度并用低表面能物質修飾。

同時，在長期運行過程中也存在膜結垢和膜污染問題。膜結垢會導致膜潤濕、能量損失和高成本清洗問題。專利CN 107158953B公開了一種納米線疏水膜的制備方法，主要是將水熱法制備的金屬氧化物納米線涂敷在基材上，后用硅氧烷改性得到納米線疏水膜，但是制備過程中納米線與基材的粘合性較弱，在膜蒸餾運行過程中，其形貌可能會被損壞，從而制約了膜的長期運行。因此，發明一種耐潤濕、耐污垢的膜對于膜蒸餾長期運行至關重要。

發明內容

針對分離膜易潤濕、易結垢、不易長期運行等問題，本發明的目的是在于提供一種超疏水雜化納米復合膜的生產方法。通過本發明制備得到的超疏水膜，用于膜蒸餾過程中，具有耐潤濕、耐結垢，且可長期運行的特點。

本發明提供如下技術方案：(1)將聚偏氟乙烯(PVDF)、乙酸鋅、N，N-二甲基甲酰胺和丙酮按照一定的比例配置并攪拌均勻；(2)利用靜電紡絲技術制備聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜；(3)其次將聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜放入烘箱中進行熱處理，得到聚偏氟乙烯/氧化鋅納米纖維膜；(4)隨后將聚偏氟乙烯/氧化鋅納米纖維膜用無水乙醇浸泡后放于六次甲基四胺、硝酸鋅和氨水溶液中進行水熱處理，得到氧化鋅@聚偏氟乙烯納米纖維膜；(5)最后用1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷改性氧化鋅@聚偏氟乙烯納米纖維膜，得到超疏水雜化納米纖維復合膜。

一種用于膜蒸餾的超疏水雜化納米纖維復合膜的生產方法，其特征在于，包括：

(1)聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜的制備：將PVDF粉末和乙酸鋅加入到N，N-二甲基甲酰胺和丙酮溶液中，在90℃下攪拌使PVDF粉末和乙酸鋅完全溶解采用靜電紡絲技術對上述溶液進行紡絲，得到聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜，所述的乙酸鋅占PVDF粉末的質量百分比為1.5％，PVDF溶液的濃度為15-25％，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的質量比為1∶1-3∶1。

(2)聚偏氟乙烯/氧化鋅納米纖維膜的制備：將聚偏氟乙烯/乙酸鋅納米纖維膜放置于烘箱中進行熱處理，熱處理溫度130℃，所述熱處理時間為12-24小時。