[发明专利]一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜及其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜及其制备方法及应用，该蒸馏膜包括基膜，基膜的一侧为亲水皮层，另一侧为全疏水皮层，所述的亲水皮层为聚多巴胺层；所述的全疏皮层为经多巴胺修饰后的PAL层。该Janus型蒸馏膜在膜厚度方向存在不对称结构，一面亲水、一面超全疏，同时具有良好的耐润湿、抗污染性能和热稳定性能。本发明的膜蒸馏用膜制作方法简单成本较低，且较为环保。非对称性全疏膜具有良好的耐润湿、抗污染特性，可以处理高盐含油污废水，且稳定性较好，可以基本达到100％脱盐，在较长时间使用中通量保持稳定。

技术领域

本发明涉及一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜及其制备方法及应用，属于仿生界面材料技术和膜蒸馏技术领域。

背景技术

膜蒸馏技术是一种热驱动膜分离工艺，以微孔疏水膜为分离介质，以膜两侧的蒸汽压差为传质推动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，实现水与污染物的高效分离，可以得到高品质的分离产物。膜蒸馏工艺具有高达接近100％的截盐率、较低的操作温度、可利用废弃能源等低品位热能、对膜的机械性能要求较低等优势。在挑战性给水处理方面展现出较好的分离效果和巨大的市场潜力。

但随着水行业的发展和生态保护的需求，膜蒸馏技术面临着更为复杂的处理对象，比如成分复杂的工业废水、被污染的海水或苦咸水、含油废水、染料废水等，在实际运行过程中，膜的耐久性受到了极大的挑战，承受着膜润湿和膜污染的双重制约。影响蒸馏膜的应用和推广。理想的蒸馏膜应具备耐润湿、抗污染、高渗透、低导热、高热稳定性等特点。全疏膜有较好的稳定性和较好的空气中疏水疏油性，但却具有水下亲油性，会被含油给水污染；空气中亲水的复合膜虽然具有抗污染性能，但却不能有效地抑制低表面能物质对膜的润湿。

中国专利文献CN107020017A公开一种抗污染复合蒸馏膜及其制备方法和应用，该复合膜以聚四氟乙烯微滤膜为基膜，通过理化方法对其热侧面进行清洗或蚀刻预处理后，再在热侧面上通过界面聚合进行亲水改性，制备具有良好抗污染能力的亲疏水复合蒸馏膜。虽然该膜有较好的抗污染能力但是处理含油污水、含有低表面能物质(如表面活性剂)废水的性能差，由于该膜不耐油润湿，对于当前治理石油污染海水、含油废水、成分复杂工业废水不适用。

中国专利文献CN108404685A涉及一种高通透、耐润湿、抗污染膜蒸馏用蒸馏膜的制备方法，所述方法步骤如下：第一步：对疏水聚合物纺丝溶液进行静电纺丝，得到疏水多孔纤维膜；第二步：使用静电喷雾将超疏水皮层纺丝溶液喷涂在疏水基膜上，得到超疏水皮层；第三步：使用静电喷雾将超亲水皮层纺丝溶液喷涂在超疏水皮层上，得到不对称超润湿复合纳米纤维蒸馏膜；第四步：将不对称超润湿复合纳米纤维蒸馏膜烘干。由于该方法采用静电纺丝制备基膜，会存在膜不均匀的问题，并且静电纺丝生产效率低，无法实现膜的大量快速生产，导致膜推广受限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜及其制备方法及应用，该Janus型蒸馏膜在膜厚度方向存在不对称结构，一面亲水、一面超全疏，同时具有良好的耐润湿、抗污染性能和热稳定性能。在商品膜的基础上改性，通过简单沉积和喷涂的方法可以实现膜的快速制备，解决了商品膜易被含油液体、低表面张力物质润湿的问题，能够很好的适用于膜蒸馏工艺，可用来处理含油的高盐废水。

为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜，包括基膜，基膜的一侧为亲水皮层，另一侧为全疏水皮层，所述的亲水皮层为聚多巴胺层；所述的全疏皮层为经多巴胺修饰后的全疏材料层。

一种耐润湿、抗油污的Janus型蒸馏膜的制备方法，包括步骤如下：

第一步、制备亲水皮层：

将基膜放入多巴胺缓冲溶液中震荡，使聚多巴胺均匀附着在膜的表面，然后去离子水冲洗，得到亲水皮层基膜；

第二步、制备全疏水皮层：