[发明专利]一种复合蒸馏膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合蒸馏膜及其制备方法和应用，该复合蒸馏膜包括疏水性多孔膜和其表面的热敏性层，热敏性层为热敏型聚合物；通过将疏水性多孔膜浸入多巴胺溶液中反应改性，得到聚多巴胺改性多孔膜，再浸入混液中反应，得到该复合蒸馏膜，混液包括反应性热敏型聚合物和溶剂。本发明通过在疏水性多孔膜表面设置热敏性层，从而得到具有广谱抗污性和耐久性的复合蒸馏膜，能够显著提高蒸馏膜对复杂成分和高浓度盐废水的处理能力，实现热敏特性和抗污染特性的协同，并通过多巴胺的改性，进一步提高了疏水性多孔膜与热敏性层之间的结合力，同时，本发明的复合蒸馏膜制备工艺简单，成本低廉，易于实现规模化生产。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种复合蒸馏膜及其制备方法和应用。

背景技术

膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术，它结合了膜分离和传统蒸馏技术的优点，具有分离效率高、运行压力和温度低、可利用工业余热或地热等诸多优点，因此，在海水淡化、超纯水制备、废水处理和共沸混合物的分离等诸多领域具有巨大的应用潜力。传统膜蒸馏技术将疏水性微孔膜置于热、冷液流之间，利用两者的温差或蒸汽压差驱动传质，由于只有挥发性组分(即水分子)才能穿过疏水性膜孔并进入冷侧凝结，从而可以实现水与不挥发性组分(如无机盐)的高效分离。然而，在实际运行过程中，疏水性微孔膜易于吸附油、蛋白等疏水性污染物，堵塞了膜孔，降低了微孔膜渗透性能；此外，吸附于膜表面的污染物改变了其表面特性，从而引起膜表面和膜孔道的润湿，使污染物通过扩散的方式进入冷侧，降低了微孔膜的筛分性能。

为了改善膜蒸馏用多孔膜对不同污染物的耐受能力，人们基于表面科学的相关理论，构筑了超疏水、亲水-水下疏油、超疏水超疏油等多种微孔膜，以提高其对无机盐、油类等有机物和表面活性剂类物质的耐受能力。比如CN107020017A公开的一种高水能量、高截留率的亲水-疏水复合蒸馏膜的制备方法，使用界面聚合将亲水层涂覆于聚四氟乙烯基材热侧表面，得到不对称、高稳定性的抗污染蒸馏膜；Yingchao Dong等(Nano Letters,2018,18,5514-5521)通过化学气相沉积法制备超疏水陶瓷基碳纳米管复合蒸馏膜，有效避免了常规蒸馏膜的运行稳定性不足的问题(即润湿、污染和选择透过性的降低)。Yuxi Huang等(Journal of Membrane Science,2017,531,122-128)通过同轴静电纺技术构筑超疏水超疏油蒸馏膜，有效提高了其在表面活性剂存在下的抗污染性能。然而，需要指出的是，工业污水成分复杂，而现有抗污染、抗润湿蒸馏膜仅针对某一特定污染物，这严重限制了现有蒸馏膜在实际工业废水处理应用中的抗污广谱性和耐久性，因此新型抗污染机理和抗污染蒸馏膜急需开发。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种复合蒸馏膜，具体采用以下技术方案：

一种复合蒸馏膜，包括疏水性多孔膜和所述疏水性多孔膜表面的热敏性层，所述热敏性层为热敏型聚合物。

优选的，所述疏水性多孔膜经过多巴胺的改性。

优选的，所述热敏型聚合物的单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-异丙基丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种。需要说明的是，本申请中所有单体均指的是反应性热敏性聚合物的单体，而最终形成的复合蒸馏膜中，反应性热敏性聚合物由于固定在疏水性多孔膜的表面后就不再具有反应性，因此，此处指的所述热敏型聚合物的单体实质上与反应性热敏型聚合物的单体是一致的。其中，反应性热敏型聚合物，即具有反应活性的热敏聚合物，即带有酰氯、异氰酸酯基等活性基团的热敏性聚合物。

上述复合蒸馏膜的水接触角在25℃下为20～40度，在60℃下为40～60度。

优选的，所述疏水性多孔膜为微孔膜或纳米纤维膜，其材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯和聚乙烯-四氟乙烯中的一种。

本发明还提供了上述复合蒸馏膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将疏水性多孔膜浸入多巴胺溶液中，20～30℃下反应1～2h，得到聚多巴胺改性多孔膜；