[发明专利]一种膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法，所述纳米纤维膜由纳米纤维以及分布于纳米纤维上的纳米分支结构组成。本发明所述方法简单地将喷涂(或喷雾)技术和静电纺丝技术同步实施，联合制备具有超疏水性能的膜蒸馏用纳米纤维膜。本发明所述制备方法简单，过程易于控制，不需要复杂的制备步骤和昂贵的后处理设备，所制备的纳米纤维膜空隙率高，不仅膜表面具有均匀、优异的超疏水性，还能保证其内部每一层由纳米纤维组成的平面都具有超疏水性，因此可以极大地提高膜的抗润湿性，有效的解决了膜通量低、易于润湿的难题。

技术领域

本发明属于膜蒸馏领域，涉及一种膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法，尤其涉及一种具有超疏水能力的膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

膜蒸馏是一种将传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种新兴液体分离技术，其利用膜两测的温度差产生的蒸汽压差来驱动水蒸气穿过疏水性膜在低温一侧冷凝，而原料液端的水和非挥发性组分被截留，以此实现物质分离。由于具有极高的截盐率、可以利用低品位的能源和废热等优点，在高浓盐水处理、海水淡化等领域具有巨大的应用潜力。

当前影响膜蒸馏技术大规模应用的一大问题是膜的亲水性泄漏，如何有效、简单地制备具有稳定的疏水性，甚至是超疏水性的膜蒸馏膜是当前膜蒸馏领域的研究热点。一般认为，如果水在膜表面的静态接触角大于等于150°，滚动角小于10°，则该膜具有超疏水性。

目前市场上还没有量化生产的用于膜蒸馏的商品膜，当前已经见报道的制备方法大多是先制备多孔的疏水膜，然后再在多孔膜的表面进行超疏水改性，其中多孔膜的制备方法有传统的相转化法、烧结法、静电纺丝法等，而这些方法中，静电纺丝法可以制备孔隙率高达80％以上的纳米纤维膜，并且孔径分布易于调控。超疏水改性的方法有电化学沉积、化学气相沉积、模板法以及离子体改性等方法。这些膜蒸馏制备方法大多需要比较复杂的处理步骤或者特殊的处理设备，同时这些经过表面改性的疏水膜，其超疏水性仅仅限于膜的表面，当经过长时间的运行，或者在水压增大的情况下，水会逐渐透过膜的表面将膜 的内层润湿，一旦膜的表层和内层都被润湿，不仅膜的孔隙率会下降，而且膜两侧的温差也会降低，导致膜通量下降甚至是亲水性泄漏，从而不能保证膜蒸馏过程的长时间稳定运行。

CN 103263856A公开了一种膜蒸馏用静电纺丝疏水纳米纤维多孔膜的制备方法，包括：将疏水性功能聚合物材料溶于溶剂中，得1～35wt％的聚合物纺丝溶液，进行静电纺丝，得到疏水纳米纤维多孔膜，再进行热处理，即得膜蒸馏用静电纺丝疏水纳米纤维多孔膜。但是该方法制备得到的疏水纳米纤维多孔膜在长期运行过程中仍然存在着膜通量下降甚至是亲水性泄漏的问题。

发明内容

针对现有技术中膜蒸馏制备方法的步骤复杂，设备特殊，所制备的膜的膜通量不理想，膜疏水性能不稳定以及不能保证膜蒸馏过程的长期稳定运行等问题，本发明提供了一种具有超疏水性能的膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法。本发明简单的将喷涂(或喷雾)技术和静电纺丝技术同步实施，联合制备具有超疏水性能的膜蒸馏用纳米纤维膜。

本发明提供的制备方法，其设备要求低，过程简单，可控性强，可以有效的制备出具有孔隙率高，表面和内层都具有稳定的超疏水性的高性能膜蒸馏用纳米纤维膜。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种膜蒸馏用纳米纤维膜，所述纳米纤维膜由纳米纤维以及分布于纳米纤维表面的纳米分支结构组成；所述纳米分支结构由纳米粒子组成。

所述纳米分支结构组成均匀的分散于纳米纤维表面。