CN116020267A - 一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜及其制备方法和应用 Download PDF

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冯德俊
陈袁妙梁
王樟新
谢少丹
杨志峰
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Abstract

本发明提供了一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜及其制备方法和应用,涉及水处理技术领域。本发明通过对疏水基膜进行亲水改性后,在表面制备致密功能层,通过疏水基膜、亲水层和表面功能层的结合,并对孔径、接触角、表面粗糙度、厚度进行控制,使所述膜蒸馏用薄层复合膜能够在保证水蒸汽顺利通过的情况下有效截流污染物与盐分,实现长时间稳定运行,其在100h的膜蒸馏过程仍能保持水通量和脱盐率的稳定。本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜在膜蒸馏过程中,在润湿性污染物存在的进料液中能保持高脱盐率和高水通量。

Description

一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,更具体地,涉及一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜及其制备方法和应用。
背景技术
膜蒸馏是一种热法脱盐技术,在高盐废水资源化利用中展现出广阔的应用前景。该技术以微孔疏水膜作为传质媒介,膜两侧温差为传质推动力,将热的进料侧的水蒸气分子通过膜孔传递进入冷凝侧并形成馏分液,生产出淡水,而其他非挥发溶质分子(例如:氯化钠等无机成分)由于无法透过微孔疏水膜而被截留在进料液中,从而达到脱盐的目的。阻碍膜蒸馏技术发展的一个主要原因是膜润湿。当进料液中存在表面活性剂时,表面活性剂能大幅降低液体的表面张力,造成疏水膜的液体进入压力下降,使得进料液直接进入膜孔,造成膜润湿。膜润湿会造成进料液与冷凝液混合,导致膜蒸馏过程失效。
为解决膜润湿的问题,保证膜蒸馏的正常运行,研究人员研制了一种全疏膜,可以有效抵抗表面活性剂的影响。然而,由于全疏膜的制备成本高昂,目前还无法实现大规模生产。
现有技术公开了一种过滤分离性能持久稳定的聚四氟乙烯反渗透膜的制备方法,通过在聚四氟乙烯基膜纤维表面制备形成向外延伸的硅酸铜树枝状结构,其嵌入分离功能层内部,使聚四氟乙烯基膜与功能层之间形成“锚固”作用,增加聚四氟乙烯基膜与功能层之间的结合作用力,延长反渗透膜的使用寿命,保持反渗透膜对盐离子维持较高的截留率。然而,该膜仅仅是针对反渗透进行研发的反渗透膜,其具体在膜蒸馏过程中的通量表现目前尚未被研究,且针对膜蒸馏过程中的膜润湿问题依旧没有有效的、适合大规模生产的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有膜蒸馏过程中无法兼顾膜润湿以及大规模生产的问题,提供一种膜蒸馏用薄层复合膜,通过对膜结构、表面功能层孔径和接触角的控制,实现该膜在含有润湿性污染物的废水中长时间稳定运行,在膜蒸馏过程中体现出优异的抗润湿性能,且该薄层复合膜蒸馏制备流程简单,可大规模生产。
本发明的另一目的是提供上述膜蒸馏用薄层复合膜的制备方法。
本发明的又一目的在于提供上述膜蒸馏用薄层复合膜在膜蒸馏中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种膜蒸馏用薄层复合膜,所述薄层复合膜包括微孔疏水膜疏水基底、亲水中间层和表面功能层,其中,所述亲水中间层通过对微孔疏水膜进行亲水改性得到,所述表面功能层为聚酰胺层;
所述薄层复合膜的表面功能层孔径为1~3nm,所述表面功能层的接触角≤70°。
其中需要说明的是:
膜蒸馏过程中,作为传质媒介的微孔疏水膜是水蒸汽的通道,与反渗透膜不同的是,这个过程是气体传质的过程。此时作为传质媒介的微孔疏水膜不仅能为水蒸气提供传质通道,使其能够进入冷凝侧实现淡水回收,同时能有效阻止进液侧液体穿过膜孔直接进入冷凝侧,实现水中非挥发性物质(如氯化钠等非挥发性无机盐)的截留,这就要求膜蒸馏过程中需要使用既具备微米级微孔又有疏水特性的微孔疏水膜作为疏水基底,保证疏水基底具有较好的疏水性以及水蒸气渗透性。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的孔径会影响整个复合膜的抗润湿性,即对于润湿性污染物的拦截效果,孔径过大无法对润湿性污染物进行截留,从而发生膜润湿的问题,使得进料液直接透过被润湿的膜,脱盐率大幅降低,导致膜蒸馏淡水回收失效;此外,较小的孔径还使得表面功能层具有强大的毛细管力,即使少量润湿性污染物进入表面功能层,也会由于毛细管力,无法跨过这个表面功能层,使整个薄层复合膜能抗润湿;但是当表面功能层的孔径过小时,表面功能层过于致密,不利于水蒸气分子在复合膜中的传质,导致水通量下降。其中,所述润湿性污染物是指能降低液体表面张力的物质,例如两亲分子或者表面活性剂。
此外,当表面功能层的接触角过大时,其亲水性弱,表面功能层不能稳定附着在亲水中间层表面上,导致表面功能层无法完全覆盖亲水中间层,从而降低了薄层复合膜的抗润湿性能。
将微孔疏水膜进行亲水改性后,微孔疏水膜表面形成一层亲水中间层,有利于表面功能层(聚酰胺层)在亲水中间层上均一、完整地形成,不影响膜孔传质,且提高表面功能层的附着力,而表面功能层作为致密的保护层,能够有效抵御润湿性物质,进一步保证所述膜蒸馏用薄层复合膜能够在含有润湿性污染物的高盐废水中长时间稳定运行。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜用于膜蒸馏中,与进料液直接接触的是表面功能层,其抗润湿作用也是表面功能层赋予的,所以表面功能层的孔径大小会直接影响其抗润湿效果。
优选地,所述膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的孔径为2~3nm,再优选为3nm。
具体地,所述膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的接触角为60~70°,优选为65~70°。
在保证表面功能层孔径的同时选择合适的接触角,更有利于在保证脱盐率的同时提高水通量。此外,当接触角过小时,制备时间过长,不利于大规模生产。
具体地,所述膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的厚度为323~365nm,优选为323nm。
所述膜蒸馏用薄层复合膜的表面功能层的厚度应保持在合适的范围内,以维持稳定的水通量和高脱盐率。通过控制膜蒸馏用薄层复合膜的厚度,可以提升表面功能层的致密度。特别地,当所述膜蒸馏用薄层复合膜的厚度为323nm时,在保证薄层复合膜表面功能层致密度的条件下也得到了更好的水通量和脱盐率。
具体地,本发明所述疏水基底为具备微米级孔径的微孔疏水膜,具体孔径为0.22~0.45μm。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜的疏水基底使用接触角>90°的微孔疏水膜,具体地,所述微孔疏水膜为聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜中的一种。
优选地,所述膜蒸馏用薄层复合膜疏水基底的接触角为110~130°。
对疏水基底接触角的控制,有利于调控膜蒸馏的水通量,保证膜蒸馏的正常运行,疏水性不足无法应用于膜蒸馏,疏水性过强则会导致水通量下降。
具体地,所述膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的表面粗糙度为73~77nm。
本发明具体保护上述膜蒸馏用薄层复合膜的制备方法,包括如下步骤:
S1.将微孔疏水膜浮于多巴胺溶液或聚多巴胺溶液上,浸泡1~2h,以此微孔疏水膜为疏水基底在其表面制备一层亲水中间层;其中,所述多巴胺溶液或聚多巴胺溶液的浓度1~3g/L,溶液pH为8~9;
S2.将间苯二胺溶液滴加到亲水中间层表面上,静置后用惰性气体吹去多余溶液,再滴加均苯三甲酰氯溶液,界面聚合1~2min;上述步骤重复3~5次,得到膜蒸馏用薄层复合膜;其中,所述间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液的用量为0.4~0.6mL/cm2
S1中通过多巴胺溶液或聚多巴胺溶液对微孔疏水膜疏水基底进行亲水改性后,得到的亲水化的疏水基底表面具有亲水的多巴胺或聚多巴胺层,该亲水层能为含间苯二胺单体的水相溶液与有机相溶液提供稳定的结合位面,同时提供强大的附着力,保证聚酰胺层(即表面功能层)生成后稳定结合在膜的表面。其中,多巴胺溶液或聚多巴胺溶液的浓度过小,或浸泡时间不足时,导致疏水膜表面亲水化不彻底,亲水层不完整,无法为界面聚合反应提供合适的反应环境,使得难以制备均一稳定的表面功能层,使表面功能层无法发挥保护层的作用,且得到的表面功能层的接触角较大,难以保持良好的抗润湿性能和高脱盐率;而浓度过大或浸泡时间过长,则不利于进行大规模生产。对溶液pH的控制是为了提供合适的缓冲环境,有利于多巴胺或聚多巴胺的溶解。
S2中通过控制界面聚合的时间,可以控制表面功能层的厚度,时间过短不利于表面功能层的形成,影响其在膜蒸馏中的抗润湿性能,随着时间的延长,形成的表面功能层的酰胺基团会继续反应,使得表面功能层变得更加厚实,但界面聚合时间过长时,由于阻断效应,反应无法进行;界面聚合时间优选为1~2min。而界面聚合的次数会影响膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的孔径,重复次数越多,由于堆叠效应导致整体的表面功能层孔径更小,表面更加致密;但是当重复次数过多时,孔径过小,由于开尔文效应,会降低水蒸气的传质水蒸汽分压,影响水蒸气传质的速率,降低水通量。
此外,S2中需要控制好间苯二胺溶液与均苯三甲酰氯溶液的用量处于0.4~0.6mL/cm2,有利于界面聚合时形成完整且致密的聚酰胺表面功能层。
优选地,所述S1中浸泡时间为1.5h。
优选地,所述S1中多巴胺溶液或聚多巴胺溶液的浓度1.5~2.5g/L,更优选为2g/L。
具体地,所述S2中间苯二胺溶液的浓度为2~4wt%。
具体地,所述S2中均苯三甲酰氯的浓度为0.1~0.2wt%。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜的制备流程简单,适用于大规模生产。
本发明尤其保护上述一种膜蒸馏用薄层复合膜蒸馏用膜在膜蒸馏中的应用。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜抗润湿性能强,在润湿性污染物废水中也能够长时间稳定运行,且制备流程简单,成本低廉,适合大规模生产。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明通过对疏水基膜进行亲水改性,在表面制备致密功能层。通过疏水基膜、亲水层和表面功能层的结合,并对孔径、接触角、厚度进行控制,使所述膜蒸馏用薄层复合膜能够在保证水蒸汽顺利通过的情况下有效截流污染物与盐分,实现长时间稳定运行,其在100h的膜蒸馏过程仍能保持水通量和脱盐率的稳定。
本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜在膜蒸馏过程中,在保持99.9%以上脱盐率的同时能保证稳定的水通量。
附图说明
图1为本发明所述膜蒸馏用薄层复合膜制备流程图。
图2为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的表面扫描电镜图。
图3为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的聚酰胺表面功能层在空气中与水的接触图。
图4为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的疏水基底在空气中与水的接触图。
图5为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的原子力显微镜图。
图6为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图。
图7为对比例1膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图。
图8为对比例2膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图。
图9为对比例3膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图。
图10为对比例4膜蒸馏用薄层复合膜的扫描电镜图。
图11为对比例4膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图。
图12为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的通量和脱盐率散点图。
图13为实施例4膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的通量和脱盐率散点图。
图14为实施例6膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的通量和脱盐率散点图。
图15为实施例8膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的通量和脱盐率散点图。
具体实施方式
本发明各实施例对比例中所使用的聚偏氟乙烯膜为市面上常规购买的聚偏氟乙烯膜,其接触角为110~140°,孔径为0.22~0.45μm;
所使用的多巴胺溶液由如下方法制备得到:
称取1.2g三(羟甲基)氨基甲烷,溶解在超纯水中,配置成1.2g/L的溶液,并在pH计的实时监测下将pH调成9,制成缓冲溶液,将多巴胺溶解在缓冲溶液中,制成多巴胺溶液,所述多巴胺和缓冲液的质量体积比根据所需多巴胺溶液浓度配制。
所述膜蒸馏用薄层复合膜制备的详细流程图参见图1。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明,本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种膜蒸馏用薄层复合膜,包括聚偏氟乙烯微孔疏水膜疏水基底、亲水中间层和聚酰胺功能层,其中,所述薄层复合膜表面功能层的孔径为3nm,表面功能层的接触角为65°,表面功能层的厚度为323nm;疏水基底的接触角为110°。
上述膜蒸馏用薄层复合膜的制备方法可参考如下步骤:
S1.将疏水基膜浮于多巴胺溶液上,在70℃下水浴加热多巴胺溶液,浸泡1h后,置于60℃烘箱中烘干10min,得到亲水中间层;其中,所述多巴胺溶液的浓度为2g/L,溶液pH为9;
S2.将间苯二胺溶液滴加到亲水中间层表面上,静置2min后用惰性气体吹去多余溶液,再滴加均苯三甲酰氯溶液,界面聚合1min,重复3次,得到膜蒸馏用薄层复合膜;其中,所述间苯二胺溶液的浓度为3.4wt%,均苯三甲酰氯的浓度为0.15wt%,所述间苯二胺溶液与均苯三甲酰氯溶液滴加量0.5mL/cm2,保证其浸没整片膜。
实施例2~9
一种抗润湿膜蒸馏用薄层复合膜,结构同实施例1,不同点见表1。
表1.抗润湿薄层复合蒸馏用膜的参数表
Figure BDA0003997389960000071
需要说明的是,表1中的接触角和厚度的为只保留整数的结果。
实施例10~16
一种膜蒸馏用薄层复合膜的制备方法,步骤同实施例1,膜蒸馏用薄层复合膜参数同实施例1,不同点参见表2。
表2.膜蒸馏用薄层复合膜的制备参数
Figure BDA0003997389960000072
Figure BDA0003997389960000081
对比例1
一种膜蒸馏用薄层复合膜,结构同实施例1,不同点在于表面功能层孔径为0.7nm。
上述膜蒸馏用薄层复合膜制备方法同实施例1,不同点在于S2中界面聚合重复6次。
对比例2
一种膜蒸馏用薄层复合膜,结构同实施例1,不同点在于表面功能层孔径为4nm。
上述膜蒸馏用薄层复合膜制备方法同实施例1,不同点在于S2中进行界面聚合2次。
对比例3
一种膜蒸馏用薄层复合膜,结构同实施例1,不同点在于表面功能层孔径为6nm。
上述膜蒸馏用薄层复合膜制备方法同实施例1,不同点在于S2中不重复进行界面聚合,即只聚合1次。
对比例4
一种膜蒸馏用薄层复合膜,结构同实施例1,不同点在于表面功能层接触角为85°。
上述膜蒸馏用薄层复合膜制备方法同实施例1,不同点在于S1中多巴胺溶液浸泡时间为15min。
结果检测
对所制得的膜蒸馏用薄层复合膜进行膜蒸馏抗润湿实验,以检测相对应的复合膜的抗润湿性能,具体过程如下:
5h抗润湿测试:实验前配置进料35g/L氯化钠溶液,冷凝侧为纯水,进料温度设置为60℃,流速控制在0.6L/min,出料端温度设置为20℃流速控制在0.3L/min。当仪器运行稳定时,往进料液中加入0.1mM十二烷基硫酸钠(SDS)固体作为润湿性污染物,当脱盐率急剧下降,则认为发生膜润湿;结果如表1。
100h抗润湿稳定性测试:配置35g/L氯化钠与0.1mM SDS混合溶液作为进料,冷凝侧为纯水,进料温度设置为60℃,流速控制在0.6L/min,出料端温度设置为20℃流速控制在0.3L/min,通过观察脱盐率及水通量评估膜材料的稳定性。
膜蒸馏中通量(水蒸气通量)以及脱盐率计算方法如下:
通量的检测及计算方法为:
Figure BDA0003997389960000091
式中:Jt为膜的水通量,L/(m2·h),VD,t为渗透测液体体积,L,A为有效膜面积,m2,Δt为运行时间,h;
脱盐率计算方法为:
Figure BDA0003997389960000092
式中:Rt为脱盐率,%,cD,t为出料液中盐浓度,mg/L,cF为进料液中盐浓度,mg/L。
其中需要说明的是,在保证脱盐率不下降的情况下,水通量越高越好;而脱盐率急剧下降,说明膜被润湿。
结果如表3所示。
表3.膜蒸馏用薄层复合膜膜蒸馏抗润湿测试结果
Figure BDA0003997389960000093
从表3可以看出,实施例1~3中,随着重复次数的增加,当孔径小于3nm时,能实现抗润湿,而膜蒸馏用薄层复合膜的水通量会随孔径减小而下降;实施例4~5中,多巴胺浸泡时间增加,使得表面功能层的接触角减小,亲水性增强,但是不经济,而当浸泡时间较短时,表面功能层的亲水性较差,影响水通量下降;实施例1和实施例6~7中,随着疏水基底疏水性增强(即接触角增大),水通量有所下降;实施例8~9中,表面功能层厚度也会影响水通量,随着厚度的增加,水通量也随之下降;对比例1中表面功能层孔径过小,致密度过高,水通量下降;对比例2和3中,表面功能层孔径过大,抗润湿性能下降,膜润湿也随之发生,此时通量发生急剧上升,脱盐率急剧下降,导致膜蒸馏失效;对比例4中接触角过大,这是由于膜制备时经过多巴胺溶液浸泡的时间过短,表面功能层无法稳定存在基膜表面,导致复合膜的抗润湿性能受损,在运行2h后已经被润湿。
图2为实施例1的膜蒸馏用薄层复合膜的表面扫描电镜图,可见,所述膜蒸馏用薄层复合膜表面已形成极其致密的功能层,能够完全保护疏水基底,避免膜蒸馏过程中的膜润湿。
图3为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层在空气中与水的接触图,从图中可以看出,水接触角为65.11±0.78°,表明此时表面功能层的是亲水的,能够处于稳定的工作状态。
图4为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜疏水基底在空气中与水的接触图,可见,所采用的疏水基底的疏水角为110°±1.18°,疏水性符合膜蒸馏的需求。
图5为实施例3膜蒸馏用薄层复合膜表面功能层的原子力显微镜图,表明膜表面平均厚度为343.25±0.17nm。
图6为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜的通量和脱盐率散点图,图中的复合膜能在0.1Mm SDS中稳定运行5h,通量为25.26±1.42L/(m2·h),脱盐率高达99.99%,表明制得的薄层复合膜在膜蒸馏中具有优异的抗润湿性能,同时具有较高的水通量。
图7为对比例1膜蒸馏用薄层复合膜的通量和脱盐率散点图,图中虽然其脱盐率高达99.99%,但是通量为14.53±0.95L/(m2·h),这是由于表面功能层的孔径降低,水蒸气传质受阻,因此水通量下降。
图8为对比例2膜蒸馏用薄层复合膜的通量和脱盐率散点图,在膜蒸馏运行时,在加入0.1Mm SDS后的0.5~1h,薄层复合膜的脱盐率骤降,而水通量骤升,这表明膜出现润湿,润湿后其水通量升至44.13L/(m2·h),脱盐率降至90.21%,说明发生了膜润湿,该对比例得到的薄层复合膜无法实现抗润湿。
图9为对比例3膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图,从图中可以看出,对比例3的薄层复合膜在运行1h后出现水通量上升,脱盐率下降的情况,薄层复合膜被润湿,且在4h后脱盐率为85.42%,薄层复合膜失效,说明表面功能层孔径增大,得到的薄层复合膜已经不具备抗润湿性能。
图10为对比例4膜蒸馏用薄层复合膜的扫描电镜图,可见,当表面功能层的接触角过大,即多巴胺浸泡时间不足时,界面聚合时难以在其表面形成完整的表面功能层,甚至部分表面功能层脱落。
图11为对比例4膜蒸馏用薄层复合膜的水通量和脱盐率散点图,加入0.1mM SDS后的0.5~1h,水通量迅速上升,且脱盐率骤降,说明膜被润湿,润湿后水通量升至46.54L/(m2·h),而脱盐率降至87.28%,这表明发生了膜润湿现象,该对比例得到的薄层复合膜无法实现抗润湿。
图12为实施例1膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的水通量和脱盐率散点图,在含有0.1mM SDS的进料液中运行100h,该薄层复合膜依旧能保持高脱盐率和水通量,对应水通量为25.31±1.44L/(m2·h),脱盐率高达99.9%,说明实施例1得到的薄层复合膜的抗润湿性能强,且稳定性好。
图13为实施例4膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的水通量和脱盐率散点图,在含有0.1mM SDS的进料液中运行100h,该薄层复合膜能保持高脱盐率和水通量,对应水通量为26.07±1.42L/(m2·h),脱盐率为99.99%,说明实施例4得到的薄层复合膜的抗润湿性能强,且稳定性好。
图14为实施例6膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的水通量和脱盐率散点图,在含有0.1mM SDS的进料液中运行100h,该薄层复合膜能保持高脱盐率和水通量,对应水通量为30.25±1.73L/(m2·h),脱盐率为99.99%,说明得到的薄层复合膜的抗润湿性能较好,且稳定性好。
图15为实施例8膜蒸馏用薄层复合膜进行100h膜蒸馏抗润湿实验的水通量和脱盐率散点图,在含有0.1mM SDS的进料液中运行100h,该复合膜能保持高脱盐率和水通量,对应水通量为24.66±1.45L/(m2·h),脱盐率为99.99%,说明得到的薄层复合膜的抗润湿性能强,稳定性尚可。
需要说明的是,其余实施例虽然没有给出相应的运行100h的水通量和脱盐率散点图,但是同样具有100h的长时间运行稳定性。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膜蒸馏用薄层复合膜,其特征在于,所述薄层复合膜包括微孔疏水膜疏水基底、亲水中间层和表面功能层,其中,所述亲水中间层通过对微孔疏水膜进行亲水改性得到,所述表面功能层为聚酰胺层;
所述薄层复合膜的表面功能层孔径为1~3nm,所述表面功能层的接触角≤70°。
2.如权利要求1所述膜蒸馏用薄层复合膜,其特征在于,所述薄层复合膜表面功能层的孔径为2~3nm。
3.如权利要求1所述膜蒸馏用薄层复合膜,其特征在于,所述薄层复合膜表面功能层的接触角60~70°。
4.如权利要求1所述膜蒸馏用薄层复合膜,其特征在于,所述薄层复合膜的表面功能层厚度为323~365nm。
5.如权利要求1所述膜蒸馏用薄层复合膜,其特征在于,所述薄层复合膜疏水基底的接触角为110~130°。
6.一种权利要求1~5任一项所述膜蒸馏用薄层复合膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.将微孔疏水膜浮于多巴胺溶液或聚多巴胺溶液上,浸泡1~2h,以此微孔疏水膜为疏水基底在其表面制备一层亲水中间层;其中,所述多巴胺溶液或聚多巴胺溶液的浓度1~3g/L,溶液pH为8~9;
S2.将间苯二胺溶液滴加到亲水中间层表面上,静置后用惰性气体吹去多余溶液,再滴加均苯三甲酰氯溶液,界面聚合1~2min;上述步骤重复3~5次,得到膜蒸馏用薄层复合膜;其中,所述间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液的用量为0.4~0.6mL/cm2
7.如权利要求6所述制备方法,其特征在于,所述S1中多巴胺溶液或聚多巴胺溶液的浓度为1.5~2.5g/L。
8.如权利要求6所述制备方法,其特征在于,所述S2中间苯二胺溶液的浓度为2~4wt%。
9.如权利要求6所述制备方法,其特征在于,所述S2中均苯三甲酰氯的浓度为0.1~0.2wt%。
10.一种权利要求1~5任一项所述膜蒸馏用薄层复合膜在膜蒸馏中的应用。
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