[发明专利]导电疏水膜、其制备方法及包含其的电热膜蒸馏组件

权利要求书

1.一种导电疏水膜，其特征在于，所述导电疏水膜包括疏水微孔膜层和多孔导电层，其中所述多孔导电层形成于疏水微孔膜层上。

2.根据权利要求1所述的导电疏水膜，其特征在于：

所述多孔导电层的厚度为0.01～100μm，孔径大于50nm；

优选地，所述多孔导电层的材质为石墨烯、炭毡、碳纤维纸或金属网；其中所述金属网更优选为铁铬合金金属网；

优选地，所述疏水微孔膜层为聚四氟乙烯疏水性微孔膜；

更优选地，所述疏水微孔膜层的厚度为0.03～300μm，水接触角大于90°，透水压力大于1bar，孔径范围0.1～1μm，孔隙率不低于50％。

3.一种如权利要求1至2任意一项所述的导电疏水膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供一疏水微孔膜；

(2)在所述疏水微孔膜上形成多孔导电层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔导电层的材质为石墨烯，步骤(2)具体包括以下子步骤：

(2A)将氧化石墨烯分散液多次喷涂在一疏水微孔膜表面，直至所述疏水微孔膜表面全部被氧化石墨烯覆盖，制备出氧化石墨烯复合疏水膜；

(2B)将所述氧化石墨烯复合疏水膜在烘干后，将疏水微孔膜表面的氧化石墨烯还原为石墨烯，制得所述导电疏水膜；

优选地，步骤(2A)中，所述氧化石墨烯分散液为水分散液、N，N-二甲基甲酰胺分散液或N，N-二甲基乙酰胺分散液；分散液浓度小于10mg/mL；

优选地，步骤(2B)中，通过热还原或化学还原方法将氧化石墨烯还原为石墨烯；

更优选地，所述热还原的步骤为将氧化石墨烯复合疏水膜在惰性气体氛围下，以1～20℃/min的升温速度，升温至300～380℃，保温5～30min，然后自然降至室温；

更优选地，所述化学还原的步骤为将氧化石墨烯复合疏水膜浸入还原溶液中，反应5～8小时，所述还原溶液所用的还原剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、氢碘酸、氢溴酸和对苯二酚中的一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔导电层的材质为炭毡、碳纤维纸或金属网，步骤(2)的具体操作为：将所述多孔导电层热压或粘接于所述疏水微孔膜上。

6.一种电热膜蒸馏用膜组件，包括膜元件，其两侧分别为料液侧、产水侧，其特征在于，所述膜元件采用如权利要求1至2任意一项所述的导电疏水膜，其中：所述导电疏水膜的疏水微孔膜层位于料液侧，所述导电疏水膜的石墨烯导电层位于产水侧；所述产水侧采用气隙式、气扫式或真空式冷凝结构。

7.根据权利要求6所述的电热膜蒸馏用膜组件，其特征在于：

所述多孔导电层与外电路相连，将电能转化为热能后通过疏水微孔膜层传递至料液侧加热料液，电热转化效率不低于99％；外电路为交流电或直流电；

所述膜元件为中空纤维膜或平板膜。

8.一种使用如权利要求6至7任意一项所述的电热膜蒸馏用膜组件进行电热膜蒸馏的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：向所述电热膜蒸馏用膜组件的料液侧通入料液，将所述导电疏水膜的多孔导电层接入外电路；

步骤B：利用多孔导电层进行电热转换产生的热量对料液进行加热，使料液侧产生的水蒸气在蒸气压差作用下穿过导电疏水膜在产水侧冷凝产水。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述料液侧单位时间的进水量不低于膜蒸馏过程产水量，保证料液侧无盐晶体析出；并且料液侧单位时间进水量不高于产水量的10倍；

所述料液侧的平均温度为20～90℃。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述导电疏水膜被润湿或清洗后，通过多孔导电层的电热方式进行干燥，再重新进行电热膜蒸馏过程。