[发明专利]一种复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高盐废水处理技术领域，尤其是涉及一种复合膜及其制备方法和应用。本发明的一种复合膜，包括波纹状的基膜以及附着于所述基膜表面的双疏层；所述基膜和所述双疏层通过化学键结合。复合膜的制备方法，包括如下步骤：将波纹状的基膜进行羟基化处理、纳米二氧化硅原位聚合和浸涂含有十七氟癸基三乙氧基硅烷的溶液，得到所述复合膜。本发明通过改善复合膜的表面形貌、提高双疏性能，从而使其具有良好的抗结垢性能，可长时间应用于膜蒸馏过程中，可有效防止高浓度盐水和过饱和盐水的结垢。

技术领域

本发明涉及高盐废水处理技术领域，尤其是涉及一种复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

高盐废水处理是环境水处理的重要部分。膜法水处理技术在保证产水质量达到相关标准等方面具有显著优势。膜蒸馏(MD)是一种很有前途的膜分离工艺，可用于高盐废水处理和海水淡化。膜蒸馏能够使用低品位热能或可持续能源在没有外部压力的情况下实现近100％的脱盐率。然而，由于连续进料浓缩和最终过饱和，在长期膜蒸馏操作期间，膜结垢(无机污染)是不可避免的。这些矿物垢会堵塞膜孔并润湿这些蒸汽通道，导致膜通量和截留率降低，这无疑会影响膜蒸馏长期运行过程中产水的效率和质量。

为了解决膜结垢的问题，已通过构建具有粗糙凹入结构和低表面能的膜表面开发出双疏膜。然而，在长期膜蒸馏操作中处理高浓度甚至过饱和盐水时，双疏膜只能延迟膜结垢。通过增强膜表面附近的流体湍流可以有效地减轻膜结垢，其方法包括引入纳米气泡、微气泡曝气和气体吹扫等。然而，当使用这些辅助技术来减轻膜结垢时，需要考虑配置复杂性和更多的能量消耗。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合膜，通过改善复合膜的表面形貌，提高复合膜的双疏性能，利用双疏性和波纹结构的协同作用，使其具有优异的抗结垢性能，可长时间应用于膜蒸馏过程中。

本发明的第二目的在于提供一种上述复合膜的制备方法，有效改善了复合膜的表面形貌、提高了复合膜的双疏性能，从而提高了该复合膜的抗结垢性能，且该方法步骤简单，可规模化生产和商业化应用。

本发明的第三目的在于提供一种膜蒸馏处理盐水的方法，膜蒸馏过程中，采用上述复合膜，可有效防止高浓度盐水和过饱和盐水的结垢，提高抗污染性，有助于扩展膜蒸馏技术在高盐废水处理和海水淡化领域的应用范围。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种复合膜，包括波纹状的基膜以及附着于所述基膜表面的双疏层；所述基膜和所述双疏层通过化学键结合。

进一步地，所述基膜的波纹的相邻波峰之间的距离为1.5～1.8mm；所述基膜的波纹的波谷与波峰的垂直距离为0.3～0.5mm。

优选地，所述基膜包括聚偏氟乙烯。

进一步地，所述双疏层包括硅纳米颗粒和十七氟癸基三乙氧基硅烷。

优选地，所述双疏层具有重入结构。

优选地，所述双疏层的疏水角＞155°。

进一步地，所述复合膜的厚度为160～175μm。

优选地，所述复合膜的平均孔径为0.1～0.2μm。

优选地，所述复合膜的孔隙率为75％～80％。

本发明还提供了如上所述的复合膜的制备方法，包括如下步骤：将波纹状的基膜进行羟基化处理、纳米二氧化硅原位聚合和浸涂含有十七氟癸基三乙氧基硅烷的溶液，得到所述复合膜。

进一步地，所述波纹状的基膜的制备方法，包括：将聚偏氟乙烯铸膜液涂覆于无纺布上，经相转化处理和热压印处理后，得到所述波纹状的基膜。