[发明专利]一种利用碳纳米管-醋酸纤维素膜高效淡化海水的方法

说明书

本发明属于海水淡化的技术领域，提供了一种利用碳纳米管‑醋酸纤维素膜高效淡化海水的方法。该方法通过将赋磁碳纳米管引入醋酸纤维素反渗透膜中，并通过磁场使碳纳米管取向排列形成渗透通道，使用时施加高频脉冲磁场使碳纳米管进行微振荡，削弱水分子与醋酸纤维素的相互作用，促进水分子通过膜层。与传统方法相比，本发明的方法，在长时间使用后，碳纳米管‑醋酸纤维素膜仍能维持较高的脱盐率和水通量，海水淡化效率高，使用寿命长。

技术领域

本发明属于海水淡化的技术领域，提供了一种利用碳纳米管-醋酸纤维素膜高效淡化海水的方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，水资源的日趋短缺和污染，在近岛和沿海地区，优先采用反渗透脱盐技术开辟新水源已在全球达成共识。反渗透膜法海水淡化已成为重要的主流技术应用在脱盐领域，以其较少的能耗，更短的建造周期和最低的投资成本，占据了主要的海水淡化市场份额，且呈逐年增加的趋势。高性能的反渗透复合膜材料作为反渗透技术的核心，一直是成为各国反渗透膜技术发展的重点。

目前，用于海水淡化的反渗透膜主要有醋酸纤维素反渗透膜、聚酰胺反渗透膜、聚乙烯醇反渗透膜、壳聚糖反渗透膜及其他材料的反渗透膜。其中，醋酸纤维素是应用最早的反渗透膜材料。醋酸纤维素膜材料具有来源广泛、价格低廉、制备容易、成膜性能好、膜表面光洁、不易结垢和污染、耐氧化和游离氯的性能较好和选择性，因此在海水淡化领域的应用极为广泛。

醋酸纤维素反渗透膜在实际应用中，因自身材料特性，存在许多缺点，如不耐微生物腐蚀、不耐酸碱、易水解降解、抗化学腐蚀性差和抗压实性差等，一般用纤维素经酯化生成三醋酸纤维，再经二次水解成混合一、二、三醋酸纤维，影响膜的脱盐率与产水量最重要的因素是乙酰含量高则脱盐率高，但产水量少。因此，对于醋酸纤维素膜改性增强的技术广受关注。

中国发明专利申请号201510661690.X公开了一种高通量氧化石墨烯-醋酸纤维素复合膜的制备方法，通过浸没沉淀相转化法制得；铸膜液的组分及各组分占铸膜液总量的质量百分量分别为：醋酸纤维素15~30％，氧化石墨烯0.0001~0.01％，甲酰胺10~35％，丙酮为35~70％。本发明基于单层氧化石墨烯拥有大比表面积和高吸附性的优势，能够精细地调节膜的微结构，提高膜的性能。存在的缺点是所得复合膜的耐久性较差，在长时间使用后水通量下降明显。

中国发明专利申请号201710388292.4 公开了一种季铵盐接枝改性醋酸纤维素反渗透膜的制备方法，包括如下步骤：将醋酸纤维素反渗透膜浸没在NaOH水溶液中进行皂化反应，得到多羟基醋酸纤维素反渗透膜；然后将其浸没在3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液中充分浸泡；而后在震荡条件下，向其中滴加NaOH水溶液进行醚化反应，保证反应时反应溶液的pH值为8~11；当停止滴加NaOH水溶液时，反应溶液的pH值不变，即停止滴加NaOH水溶液，保持恒温，继续反应至反应完成，得到改性后的醋酸纤维素反渗透膜；将其利用去离子水多次洗涤，得到季铵盐接枝改性醋酸纤维素反渗透膜。存在的缺点是在用于海水淡化中时，脱盐率和水通量较小，淡化效率差，并且耐久性不足。

综上所述，现有技术中用于海水淡化的反渗透膜中，醋酸纤维素膜随时间的推移，酯基官能团将水解，同时脱盐率逐渐下降，随着水解作用的加强，膜更易受到微生物侵袭，同时膜本身也将失去它的功能和完整性，出现导致脱盐率和水通量逐渐降低的问题，因此开发一种利用醋酸纤维素膜高效淡化海水的新方法，使膜可长期保持较高的脱盐率和水通量，有着重要的意义。

发明内容

可见，现有技术的醋酸纤维素反渗透膜用于海水淡化时，随着使用时间的增加，存在脱盐率和水通量逐渐降低的问题，导致淡化效率下降，效果不理想。针对这种情况，我们提出一种利用碳纳米管-醋酸纤维素膜高效淡化海水的方法，可长期保持较高的脱盐率和水通量，提升淡化效率，延长膜材的使用寿命。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

一种利用碳纳米管-醋酸纤维素膜高效淡化海水的方法，所述淡化海水的具体步骤如下：