[发明专利]自脱水疏水性分离膜以及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术，尤其涉及一种适用于水处理领域的海水淡化、高盐度废水处理、反渗透浓水处理等膜蒸馏设备中，还适用于废水脱氨、水中脱气、溴素提取等膜吸收设备中，以及其它涉及水相/气相分离中使用疏水性多孔分离膜的膜分离设备中的自脱水疏水性分离膜以及制备方法。

背景技术

分离膜材料结构对分离膜的性能有重要影响，对于膜蒸馏、膜吸收等使用的疏水性分离膜的膜分离过程而言，在其分离过程中，无液相物质穿过膜孔，只有气态物质穿过膜孔，从而实现传质分离。

疏水膜的表面疏水化改性是疏水膜制备技术中的重要研究方向之一，当疏水膜的表面疏水性足够高时，可以通过增大膜的孔径和孔隙率来提高疏水膜的膜通量，提高疏水膜的表面疏水性可以使疏水膜在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用前景。

为了提高分离膜的表面疏水性，通常可以采用共混、表面涂覆硅橡胶等疏水性物质等方法，或进行表面接枝、等离子处理等各种表面化学处理的方法来提高材料的表面疏水性，这些方法存在成本高、不易加工实现以及使用中易发生疏水性丧失等问题；还可以采用在疏水材料表面构建粗糙结构，如采用模板技术、刻蚀技术、机械拉伸、自组装技术等构造粗糙表面进行超疏水改性的方法。但是，目前采用的许多方法都涉及到特定的设备、苛刻的条件和较长的周期，难以用于大面积超疏水表面的制备。

当疏水膜的厚度越薄、表面接触角越大，越有利于有效减少分离传质阻力，提高分离效率。

在膜蒸馏、膜吸收、膜脱气、膜结晶等技术中，核心的组成部分是疏水性多孔分离膜。所有这些涉及水相/气相分离的膜，在实际应用中，由于料液中的污染物在疏水膜材料表面的吸附与沉积，使疏水膜表面和孔道壁面形成亲水化涂层，诱使液态水进入疏水膜的孔道中，导致疏水膜发生亲水化渗漏问题，阻碍了相关膜分离技术的大规模工业化应用。

目前，疏水膜在实际应用中面临的最大难点之一，是疏水膜的干燥问题。虽然通过化学清洗可以除去膜孔道中的污染物，但膜孔道中的液态水难以除去。目前的干燥方法实质都属于加热干燥，最常用的方法有真空干燥和热风吹扫干燥，虽然在实验室条件下，容易实施，但对于大规模工业型应用，需要专用设备，且能耗高。由于分离膜的膜孔道弯曲、孔径变化，水滴被封在膜孔道直径较大处。空气吹扫时，由于部分膜孔先干燥，易透气，使膜两侧气压低，水分不易被吹出。热风吹扫干燥的方法，功效低、且干燥程度不均匀，不能适用于大尺寸膜组件。如将膜组件置于特制真空烘箱中，加热干燥，难以作为工程化实施方法。采用微波加热的方法，虽然加热均匀，但需要大型微波箱体，也难以工程化应用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺陷而提供一种自脱水疏水性分离膜以及制备方法，疏水性分离膜既具有足够强的机械强度，又具有自脱水的功能，疏水膜脱离水分后，即可自动干燥，从而解决了疏水膜膜孔的干燥问题；该疏水性分离膜疏水层薄，表面纯水接触角大，可有效减少分离传质阻力，提高分离效率，有利于膜分离技术的大规模工业化应用。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明自脱水疏水性分离膜，其特征在于：在亲水性基膜表面涂覆一层聚偏氟乙烯粒子，形成具有微纳米级凹凸结构的自脱水疏水性分离膜层；该亲水性基膜为亲水性聚偏氟乙烯多孔膜。

前述的自脱水疏水性分离膜，其中：所述在亲水性聚偏氟乙烯多孔膜基膜表面涂覆聚偏氟乙烯粒子所形成的疏水性分离膜层的厚度为1至20μm，孔径范围为0.05至2μm；所述亲水性聚偏氟乙烯多孔膜基膜的厚度为20至800μm，孔径范围为0.05至2μm；所述聚偏氟乙烯粒子疏水性分离膜层与水的接触角为140至179度。

前述的自脱水疏水性分离膜，其中：所述聚偏氟乙烯粒子的粒径为80nm至10μm；所述聚偏氟乙烯粒子疏水性分离膜是涂覆在亲水性聚偏氟乙烯多孔膜基膜表面的含有聚偏氟乙烯粒子的悬浊液干燥后形成，该悬浮液是将聚偏氟乙烯粒子分散在分散剂中制成，悬浮液中聚偏氟乙烯粒子与分散剂的重量份数比为1至5∶100；该分散剂为乙醇、丙酮或者丁酮。