[发明专利]一种三维超疏水膜蒸馏用膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维超疏水膜蒸馏用膜及其制备方法，属于膜蒸馏技术领域。所述制备方法是将聚四氟乙烯聚合物和八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷纳米粒子为纺丝液，以聚乙烯醇为混合溶剂，通过静电纺丝技术和焙烧工艺制备超疏水纳米纤维膜。八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷纳米粒子嵌入聚四氟乙烯纳米纤维增强了纳米纤维膜表面粗糙度和机械坚固性，并赋予其更高的拉伸模量，同时使该膜蒸馏用膜具有独特的三维超疏水性能和较高的孔隙率。本发明所述的制备三维超疏水膜蒸馏用膜的制备方法具有较高的水通量、截留率以及出色的长期稳定性，在海水淡化、盐水和微咸水处理的领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于膜蒸馏系统应用技术领域，具体涉及一种三维超疏水膜蒸馏用膜的制备方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)是由热进料侧和冷渗透侧之间的蒸汽压力梯度驱动的非等温膜过程。在MD过程中，蒸汽分子能够从进料侧溶液中扩散，通过一个多孔的疏水膜，并在渗透侧冷凝。与其他膜分离工艺相比，MD工艺具有独特的优点，如理论上100％截留非挥发性分子、较低的操作温度和压力，以及处理高盐水的能力。由于这些优势，MD有望成为海水淡化、盐水和微咸水处理以及水溶液中有机和重金属去除的替代解决方案。然而，MD的大规模商业化受到低性能的膜和高能耗两个主要缺点的限制。

在MD工艺中，疏水性和高度多孔的膜是分离进料侧和渗透侧所必需的物理屏障。MD膜通常由商用疏水聚合物制成，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。在这些聚合物中，PTFE是制造MD膜最理想的材料。首先，因PTFE中碳主链和C-F₂侧键的存在，其疏水性最高，表面能最低，为9～20×10^-3N/m。其次，由于其晶体结构，它具有最佳的热稳定性和耐化学性。但是，由于PTFE是非极性聚合物，不能被常见的极性溶剂溶解，因此其加工性能差。商用PTFE膜通常通过膜劈裂和浆料挤压法制备，但在制备过程中使用了大量润滑剂，这导致了相当大的环境污染。除了传统方法开发的膜外，还可以通过静电纺丝制造由直径从几纳米到微米的重叠纳米纤维组成的纳米纤维PTFE膜。