[发明专利]一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明涉及活性炭及其制备技术领域，特别是涉及一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法，所述用于海水淡化的层状双金属氢氧化物陶瓷膜包括多孔陶瓷基材和覆盖在多孔陶瓷基材上的薄膜，其特征在于，所述薄膜由以下重量份的物质制成：石墨烯3~12重量份、镁盐10~30重量份、铝盐5~45重量份、表面活性剂2~8重量份、硅烷偶联剂3~6重量份、成膜助剂1~5重量份、碱源2~8重量份、有机溶剂40~80重量份、水100~200重量份。本发明提出的用于海水淡化的层状双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法，它可以直接进行海水淡化，而且该陶瓷膜对盐离子具有排斥性，有效防止其堆积阻碍水分子通过，过滤效率高，使用寿命长，克服目前过滤膜过滤不彻底，过滤效率低的缺陷。

技术领域

本发明涉及活性炭及其制备技术领域，特别是涉及一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存的物质基础，但随着全世界人口增长和工业化的不断发展，人类所面临的水资源危机越来越严重，特别是我国人口众多，水资源分布不均，缺水日益严重。地球上的淡水资源危机日益严重，而海水淡化是解决水资源危机的重要途径之一。其中反渗透海水淡化方法是指利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐，过程中不存 在相变，因此与传统的蒸馏法相比，能耗较低，有着很大的发展前途。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、离子交换法。其中海水通过反渗透膜分离装置而脱盐的膜法海水淡化系统发展逐渐成熟。但由于系统复杂，需要高压泵加压，压送到反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服反渗透压力而通过反渗透膜，作为去除了盐成分的淡水而取出。反渗透法(RO)海水淡化研究的根本是如何降低成本费用，而解决的关键在于膜材料问题。目前应用于海水淡化领域的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜(CA)和聚酰胺系列膜(PS)。但由于海水的特殊环境，要求分离膜具有较好的抗腐蚀性和抗压性能，所以有机材料先天的弱点严重限制了反渗透海水淡化方法的大规模实用化和产业化。

为此，陶瓷分离膜逐渐受到人们的重视，把它应用于海水淡化领域将是今后研究的重点。如何把低成本、多功能、性能稳定的陶瓷膜应用于海水淡化的超滤、反渗透以及浓盐水综合利用 等技术环节中，以克服有机膜的缺陷，从而达到降低成本和大规模工业应用的目的是全球所面临的高技术课题，具有及其重大的社会和经济意义。目前，处理海水较流行的方法就是采用陶瓷膜进行过滤处理，陶瓷膜因其强度高、且耐化学腐蚀，清洗再生性能好，兼备有高效过滤与精密过滤的双重优点，在海水淡化中有着极为重要的应用。但是陶瓷膜也有其自身难以克服的缺点：陶瓷膜空隙较大，不能有效过滤离子、细菌类污染物。石墨烯作为碳材料的新一员，自从2004年被成功制备出来之后就因其表现出来的各种优异的特性而引起了科研人员的极大关注。石墨烯作为碳材料中比表面积最高的一员，其比表面积约为2630m2/g，加上其卓越的化学稳定性和超高的机械强度使其在吸附过滤领域方面有着极大的潜力。因此，研究如何将石墨烯与陶瓷薄膜结合起来应用于水处理领域，来提高陶瓷薄膜处理污水的效果是十分重要的课题。

为解决上述技术问题，中国专利文献CN 102908908公开了一种采用氧化石墨烯修饰改性陶瓷微滤膜的方法，将陶瓷微滤膜真空浸渍在氧化石墨烯溶液中，烘干即得到氧化石墨烯修饰改性陶瓷微滤膜，该发明通过物理吸附作用将氧化石墨烯吸附在陶瓷滤膜上，利用氧化石墨烯的性能来提高陶瓷微滤膜的分离效率，延长陶瓷滤膜的使用寿命。但是，上述专利文献公开的氧化石墨烯修饰改性陶瓷微滤膜制备过程中，氧化石墨烯仅靠浸渍方式吸附在陶瓷滤膜的内外表面上，不能够很好地填充在陶瓷滤膜的微孔内。若将此氧化石墨烯修饰的陶瓷滤膜使用在错流法过滤时，液体或气体会对陶瓷滤膜不断施加一定的剪切冲击力，陶瓷滤膜与其上的氧化石墨烯仅靠分子之间的作用力进行结合，不可避免地容易脱落；同时，氧化石墨烯在水溶液介质中很容易溶解，导致陶瓷复合膜的过滤效率急剧下降。

发明内容