[發(fā)明專利]一種復(fù)合蒸餾膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112876732A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大朋;張干偉;洪耀良
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市南海區(qū)蘇科大環(huán)境研究院
• 主分類號: C08J9/42
• 分類號: C08J9/42;C08L27/16;D06M15/37;D06M15/564;B01D61/36;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/34;B01D71/60;C02F1/44;D06M101/22
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 劉俊文

本發(fā)明公開了一種復(fù)合蒸餾膜及其制備方法和應(yīng)用，該復(fù)合蒸餾膜包括疏水性多孔膜和其表面的熱敏性層，熱敏性層為熱敏型聚合物；通過將疏水性多孔膜浸入多巴胺溶液中反應(yīng)改性，得到聚多巴胺改性多孔膜，再浸入混液中反應(yīng)，得到該復(fù)合蒸餾膜，混液包括反應(yīng)性熱敏型聚合物和溶劑。本發(fā)明通過在疏水性多孔膜表面設(shè)置熱敏性層，從而得到具有廣譜抗污性和耐久性的復(fù)合蒸餾膜，能夠顯著提高蒸餾膜對復(fù)雜成分和高濃度鹽廢水的處理能力，實(shí)現(xiàn)熱敏特性和抗污染特性的協(xié)同，并通過多巴胺的改性，進(jìn)一步提高了疏水性多孔膜與熱敏性層之間的結(jié)合力，同時(shí)，本發(fā)明的復(fù)合蒸餾膜制備工藝簡單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合蒸餾膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

膜蒸餾技術(shù)是一種新型膜分離技術(shù)，它結(jié)合了膜分離和傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有分離效率高、運(yùn)行壓力和溫度低、可利用工業(yè)余熱或地?zé)岬戎T多優(yōu)點(diǎn)，因此，在海水淡化、超純水制備、廢水處理和共沸混合物的分離等諸多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。傳統(tǒng)膜蒸餾技術(shù)將疏水性微孔膜置于熱、冷液流之間，利用兩者的溫差或蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)傳質(zhì)，由于只有揮發(fā)性組分(即水分子)才能穿過疏水性膜孔并進(jìn)入冷側(cè)凝結(jié)，從而可以實(shí)現(xiàn)水與不揮發(fā)性組分(如無機(jī)鹽)的高效分離。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，疏水性微孔膜易于吸附油、蛋白等疏水性污染物，堵塞了膜孔，降低了微孔膜滲透性能；此外，吸附于膜表面的污染物改變了其表面特性，從而引起膜表面和膜孔道的潤濕，使污染物通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入冷側(cè)，降低了微孔膜的篩分性能。

為了改善膜蒸餾用多孔膜對不同污染物的耐受能力，人們基于表面科學(xué)的相關(guān)理論，構(gòu)筑了超疏水、親水-水下疏油、超疏水超疏油等多種微孔膜，以提高其對無機(jī)鹽、油類等有機(jī)物和表面活性劑類物質(zhì)的耐受能力。比如CN107020017A公開的一種高水能量、高截留率的親水-疏水復(fù)合蒸餾膜的制備方法，使用界面聚合將親水層涂覆于聚四氟乙烯基材熱側(cè)表面，得到不對稱、高穩(wěn)定性的抗污染蒸餾膜；Yingchao Dong等(Nano Letters,2018,18,5514-5521)通過化學(xué)氣相沉積法制備超疏水陶瓷基碳納米管復(fù)合蒸餾膜，有效避免了常規(guī)蒸餾膜的運(yùn)行穩(wěn)定性不足的問題(即潤濕、污染和選擇透過性的降低)。Yuxi Huang等(Journal of Membrane Science,2017,531,122-128)通過同軸靜電紡技術(shù)構(gòu)筑超疏水超疏油蒸餾膜，有效提高了其在表面活性劑存在下的抗污染性能。然而，需要指出的是，工業(yè)污水成分復(fù)雜，而現(xiàn)有抗污染、抗?jié)櫇裾麴s膜僅針對某一特定污染物，這嚴(yán)重限制了現(xiàn)有蒸餾膜在實(shí)際工業(yè)廢水處理應(yīng)用中的抗污廣譜性和耐久性，因此新型抗污染機(jī)理和抗污染蒸餾膜急需開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合蒸餾膜，具體采用以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合蒸餾膜，包括疏水性多孔膜和所述疏水性多孔膜表面的熱敏性層，所述熱敏性層為熱敏型聚合物。

優(yōu)選的，所述疏水性多孔膜經(jīng)過多巴胺的改性。

優(yōu)選的，所述熱敏型聚合物的單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-異丙基丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺中的一種。需要說明的是，本申請中所有單體均指的是反應(yīng)性熱敏性聚合物的單體，而最終形成的復(fù)合蒸餾膜中，反應(yīng)性熱敏性聚合物由于固定在疏水性多孔膜的表面后就不再具有反應(yīng)性，因此，此處指的所述熱敏型聚合物的單體實(shí)質(zhì)上與反應(yīng)性熱敏型聚合物的單體是一致的。其中，反應(yīng)性熱敏型聚合物，即具有反應(yīng)活性的熱敏聚合物，即帶有酰氯、異氰酸酯基等活性基團(tuán)的熱敏性聚合物。

上述復(fù)合蒸餾膜的水接觸角在25℃下為20～40度，在60℃下為40～60度。

優(yōu)選的，所述疏水性多孔膜為微孔膜或納米纖維膜，其材料為聚偏氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯和聚乙烯-四氟乙烯中的一種。

本發(fā)明還提供了上述復(fù)合蒸餾膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、將疏水性多孔膜浸入多巴胺溶液中，20～30℃下反應(yīng)1～2h，得到聚多巴胺改性多孔膜；