[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

说明书

一种导电疏水膜、其制备方法及包含其的电热膜蒸馏组件，导电疏水膜包括疏水微孔膜层和多孔导电层，其中多孔导电层形成于疏水微孔膜层上。将该导电疏水膜制成电热膜蒸馏用膜组件，使导电疏水膜的疏水微孔膜层位于料液侧，导电疏水膜的石墨烯导电层位于产水侧；产水侧采用气隙式、气扫式或真空式冷凝结构。在电热膜蒸馏过程中多孔导电层将电能转化为热能，通过膜传递至料液侧将料液加热。本发明可减少膜蒸馏过程中料液加热和料液循环的能量投入，缓解膜蒸馏过程中毛细冷凝导致的膜孔润湿问题，并可实现膜润湿、清洗之后的快速干燥，实现膜蒸馏技术的长期低耗稳定运行。

技术领域

本发明属于水处理和工业脱盐领域，具体涉及电热过程和膜分离技术领域，尤其涉及一种导电疏水膜、其制备方法及包含其的电热膜蒸馏组件，以减小膜蒸馏过程运行能耗，缓解膜润湿和实现膜快速干燥。

背景技术

膜蒸馏是近年来新兴的膜分离过程，膜蒸馏技术可用于污废水处理、海水和苦咸水淡化、盐结晶等领域，可作为反渗透技术的替代技术。膜蒸馏技术由于操作压力低、截盐率高、可应用于高含盐体系等优点，受到越来越多的重视，具有较好的应用前景。

但是，一方面，传统膜蒸馏过程需将料液侧循环水全部加热，需要较大加热能耗；另一方面，传统膜蒸馏过程需维持一定的料液侧进水流量，以缓解温差极化，保证膜蒸馏的效率和产水量，需要较大水力循环能耗。由此，导致膜蒸馏运行能耗较高。

此外，现有膜蒸馏过程还存在膜润湿问题，膜的润湿会导致膜蒸馏过程无法进行，膜润湿后必须进行清洗和干燥才可重新进行膜蒸馏过程。由于膜装填于组件中，清洗后的干燥过程不易进行。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种导电疏水膜、其制备方法及包含其的电热膜蒸馏组件，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供了一种导电疏水膜，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。

作为本发明的另一个方面，提供了一种如上所述的导电疏水膜的制备方法，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。

作为本发明的再一个方面，提供了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，所述膜元件采用如上所述的导电疏水膜，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。

作为本发明的又一个方面，提供了一种使用如上所述的电热膜蒸馏用膜组件进行电热膜蒸馏的方法，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。

基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的导电疏水膜，在疏水微孔膜层上形成多孔导电层，多孔导电层在通电后具有电热转换性，能够对料液进行加热，可应用至电热膜蒸馏过程中，进一步多孔导电层优选为石墨烯材质，其电热性能较好，负载至疏水微孔膜层上的柔韧性佳；

(2)在电热膜蒸馏过程中，将该导电疏水膜作为电热器，只需将膜组件内部疏水微孔膜表面处的少量料液加热进行膜蒸馏过程，相对于传统膜蒸馏过程的加热方式可大大减少料液加热能耗；