[发明专利]一种膜蒸馏用膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种膜蒸馏用膜及其制备方法，属于膜材料及其制备技术领域。其包括基底膜和超亲水涂层，基底膜为疏水性膜；超亲水涂层涂覆在所述的基底膜的单面(致密层)/双面(疏松层)；超亲水涂层中的原料包括：海藻酸盐溶液、带正电的聚电介质材料溶液和MClsubgt;2/subgt;溶液，其中M为二价金属离子，且不包括Mgsupgt;2+/supgt;。超亲水涂层通过循环次数及控制修饰基底膜的单双面，可以很好的控制其形貌变化，可以形成从纳米颗粒疏松层到致密层的形貌。经过相关实验验证发现，本发明膜蒸馏用膜具有优异的抗有机物污染性能、抗矿物结垢性能以及较强的抗浸润性能，可大幅提高和改善膜蒸馏的蒸气通量及效率。

技术领域

本发明涉及膜材料及其制备技术领域，具体涉及一种膜蒸馏用膜及其制备方法。

背景技术

随着人口的增长、工业化快速发展和在极端气候天气频发下，淡水资源短缺已成为一个急需解决的问题。近年来，膜蒸馏技术在包括膜分离和光热水蒸发等领域的应用及其材料和化学方面的研究引起了相关研究者的广泛关注。该技术是从高盐溶液中获取纯水的绝佳解决方案。与其他的蒸馏技术相比，膜蒸馏耗能较低并且可以利用大量的来自工厂及油气田产生的废热和余热以进一步降低能源成本。

然而，在膜蒸馏应用的过程中，膜污染和矿物结垢是其所面临的两个主要技术问题。据现有技术相关报道，膜表面的亲水改性可以解决膜污染问题，而超疏水改性则可以缓解矿物结垢问题。因此同时实现既能够抗膜污染又能抗矿物结垢的膜改性在表面浸润性需求上是冲突的，从而使得很少有报道同时提高膜的抗结垢和抗污染问题。此外，亲水改性材料一般具有高表面自由能而具有较强的吸附力，使得高盐水中的矿物离子容易粘附在其上从而更易导致结垢，所以利用传统的亲水层涂覆改性实现膜蒸馏过程中的抗结垢性能并不现实。

由此可见，现有技术有待于进一步改进。

发明内容

为了同时解决膜蒸馏过程中所存在的膜污染和矿物结垢的技术问题，本发明的目的之一在于提供一种膜蒸馏用膜，其以疏水性膜作为基底膜，通过在该基底膜上形成不同电荷密度的超亲水涂层，该涂层具有优异的抗有机物污染性能、抗矿物结垢性能以及较强的抗浸润性能，从而大幅提高和改善膜蒸馏的蒸气通量及效率。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种膜蒸馏用膜，其包括基底膜和超亲水涂层，所述的基底膜为疏水性膜；

所述的超亲水涂层涂覆在所述的基底膜的单面/双面；

所述的超亲水涂层中的原料包括：海藻酸盐溶液、带正电的聚电介质材料溶液和MCl₂溶液，其中M为二价金属离子，且不包括Mg²⁺。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

上述的超亲水涂层的原料，分别是带负电的海藻酸盐、带正电的聚电介质材料和作为交联剂的MCl₂溶液，通过把超亲水涂层修饰在基底膜上，形成的膜蒸馏用膜在直接接触式膜蒸馏脱盐过程中表现出优异的抗油和抗有机溶剂污染性能。此外，该膜蒸馏用膜表现出良好的抗矿物结垢性能，在长时间的膜蒸馏脱盐过程中，产生水蒸气的速度是原始膜的六倍。另外，具有致密结构的该亲水涂层可具备更为优异的抗结垢、抗污染及抗浸润性能，并且具有可恢复和可修复等的性能。这些结果证实，具有有利电荷、静电相互作用和坚固的水化层的超亲水藻酸盐基涂层修饰在基底膜上，可以抵抗膜蒸馏脱盐过程中的有机物污染，还可以抵抗矿物结垢。

作为本发明的一个优选方案，上述的疏水性膜为PVDF膜、PTFE膜或PE膜。

作为本发明的另一个优选方案，上述的海藻酸盐溶液为海藻酸钠盐溶液，其中海藻酸盐的粘度为80～600cP，海藻酸钠盐在水溶液中的质量百分浓度为0.05％～0.6％。

优选的，上述的带正电的聚电介质材料溶液为聚乙烯亚胺溶液、聚乙烯胺溶液或聚乙烯吡啶溶液。