膜蒸馏用膜以及膜蒸馏组件制造技术

本发明专利技术提供一种隔热性良好的膜蒸馏用膜，以及含有上述膜蒸馏用膜的膜蒸馏组件，从而能够实现更好的水处理效率。本发明专利技术的膜蒸馏用膜中含有气凝胶粒子。所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏膜的总重量的0.05重量％～20重量％。所述膜的厚度为0.1mm以上、1.0mm以下。所述膜蒸馏用膜为聚偏氟乙烯膜。

Membrane and Membrane Distillation Modules for Membrane Distillation

The invention provides a membrane for membrane distillation with good heat insulation and a membrane distillation module containing the membrane for membrane distillation, thereby achieving better water treatment efficiency. The membrane for the membrane distillation of the invention contains aerogel particles. The content of the aerogel particles accounts for 0.05 wt.% to 20 wt.% of the total weight of the membrane distillation membrane. The thickness of the film is above 0.1 mm and below 1.0 mm. The membrane for membrane distillation is a polyvinylidene fluoride membrane.

【技术实现步骤摘要】
膜蒸馏用膜以及膜蒸馏组件
本专利技术涉及一种膜蒸馏用膜，具体地，涉及一种可进行水处理的膜蒸馏用膜。本专利技术还涉及一种包含该膜蒸馏用膜的膜蒸馏组件。
技术介绍
水处理一般选用蒸发法和膜蒸馏法，前者需要加热水至其沸点附近，能耗过高，而后者在30～80℃的温度附近即可实施，能耗较低，但处理效率有待提高。具体地，膜蒸馏是一种净水技术，可应用于海水淡化、果汁·酒精的浓缩、挥发性有机化合物的分离·除去等。膜蒸馏所使用的膜需要具有一定的隔热性。若膜的隔热性提高，膜蒸馏装置的处理效率和处理能力也会提高。膜蒸馏装置具有将污水单元和净水单元用膜隔开的结构。启动膜蒸馏装置时，污水单元中的污水被加热，膜两边的气体温度不同，从而两侧的蒸气压力也不同，产生的水蒸气(水分子)可穿过膜，到达净水单元，然后在净水单元中冷却、凝结，得到净水。换言之，可认为膜蒸馏是将污水单元和净水单元之间的温度差作为驱动力净化污水。如何维持这两个单元的温度差最终会决定膜蒸馏的效率。因此，重要的是，两个单元之间的膜需要具有更高的隔热性。此外，由于膜两侧有一定的气体压力差，膜层本身也就需要有一定的强度。现有的膜蒸馏用膜一般使用聚偏氟乙烯(PVDF)。其理由在于具有较好的疏水性和成膜性。但是，由于其隔热性并不充分，隔着该膜，从污水单元向净水单元会存在传热，导致膜蒸馏的效率降低。专利文献1公开了一种用于制备PVDF膜的方法，根据其制造方法，扩大了PVDF多孔质膜的孔的大小，更有利于膜的蒸馏效率。专利文献2公开了利用疏水膜通过膜蒸馏法进行水处理，并具体公开了膜材料及其应用方式。但如上，专利文献1、2均没有克服膜蒸馏导热性偏高的问题。(
技术介绍
文献)专利文献1：CN101632903A专利文献2：CN103785303A
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种隔热性良好的膜蒸馏用膜。本专利技术的另一目的在于，提供一种含有上述膜蒸馏用膜的膜蒸馏组件，从而实现更好的水处理效率。本专利技术的膜蒸馏用膜中含有气凝胶粒子。在一个优选实施方式中，所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏用膜的总重量的0.05重量％～20重量％。在一个进一步优选的实施方式中，所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏用膜的总重量的3重量％～20重量％。在一个优选实施方式中，所述膜的厚度为0.1mm以上、1.0mm以下。在一个进一步优选的实施方式中，所述膜的厚度为0.5mm以上、1.0mm以下。在一个优选实施方式中，所述气凝胶粒子的粒径为10～1000μm。在一个进一步优选的实施方式中，所述气凝胶粒子的粒径为100～500μm。在一个优选实施方式中，所述气凝胶粒子由分子内具有反应性基团和水解性基团的有机硅化合物以及二氧化硅粒子构成。在一个进一步优选的实施方式中，所述分子内具有反应性基团的有机硅化合物为具有选自缩水甘油基、(甲基)丙烯酰基、巯基、硫醚基、硫酯基和脒硫基中的至少一种的硅烷偶联剂。在一个优选实施方式中，所述膜蒸馏用膜为聚偏氟乙烯膜。本专利技术还包括一种膜蒸馏组件，包括膜蒸馏过滤器，以及层叠在该膜蒸馏过滤器上的层叠膜，所述层叠膜至少包含有一层本专利技术的膜蒸馏用膜。(专利技术的效果)本专利技术的膜蒸馏用膜，可以在普通膜蒸馏用膜的基础上，提升隔热性，导热系数明显降低。使用本专利技术的膜蒸馏用膜的膜蒸馏组件，由于膜的隔热性好，膜两侧的温度差较大，从而使得膜两侧的蒸气压力较大，蒸汽通过膜的速度更快，因而水处理效率明显改善。具体实施方式以下，通过具体的实施方式和实施例来具体说明本专利技术，但以下的实施方式不应理解为是对本专利技术的限制。(气凝胶粒子)狭义上，将对湿润凝胶使用超临界干燥法而获得的干燥凝胶称为气凝胶，将通过大气压下的干燥而获得的干燥凝胶称为干凝胶，将通过冻干而获得的干燥凝胶称为冻凝胶，但在本实施方式中，无论湿润凝胶的这些干燥方法如何，都将所得的低密度的干燥凝胶称为气凝胶。即，在本实施方式中，所谓气凝胶，是指广义的气凝胶、即，由分散相为气体的微多孔性固体构成的凝胶。一般而言，气凝胶的内部形成网状的微细结构，具有2～20nm左右的气凝胶粒子结合而得的簇结构。在由该簇形成的骨架间具有不满100nm的细孔，立体地形成微细的多孔性结构。另外，本实施方式中的气凝胶是以二氧化硅作为主成分的二氧化硅气凝胶。作为二氧化硅气凝胶，可举出导入了甲基等有机基团或有机链的、所谓的有机-无机复合化而成的二氧化硅气凝胶。本实施方式中的气凝胶含有具有选自缩水甘油基、(甲基)丙烯酰基、巯基、硫醚基、硫酯基和脒硫基中的至少一种的反应性基团的有机硅化合物，还含有二氧化硅粒子。通过向气凝胶导入特定的反应性基团，能够提高其对基材的粘合力和与树脂的相容性。上述气凝胶是由如下步骤制成的，先制备由含有分子内具有特定的反应性基团以及加水分解性基团的有机硅化合物和二氧化硅粒子的溶胶生成的湿润凝胶，然后干燥该凝胶。即，通过使用分子内具有反应性基团以及加水分解性基团的硅化合物，可向气凝胶内导入特定的反应性基团。作为上述有机硅化合物，只要是含有特定的反应性基团和加水分解性基团的有机硅化合物就没有特别限制。作为这样的有机硅化合物，例如，可使用具有选自缩水甘油基、(甲基)丙烯酰基、巯基、硫醚基、硫酯基和脒硫基中的至少一种的反应性基团的硅烷偶联剂。上述的硅烷偶联剂，从提高气凝胶的柔软性的观点来看，优选含有碳原子数2～20的亚烷基。另外，在有机硅中，由于烷氧基水解，因此分子内具有烷氧基的聚硅氧烷化合物有在溶胶中作为水解产物存在的可能性，分子内具有烷氧基的聚硅氧烷化合物及其水解产物可以混合存在。此外，在分子内具有烷氧基的聚硅氧烷化合物中，分子中的烷氧基可以全部被水解，也可以部分被水解。在制作本实施方式的气凝胶时，含有上述聚硅氧烷化合物等的溶胶可以进一步含有选自由分子内具有水解性官能团的有机硅化合物和该有机硅化合物的水解产物组成的组中的至少一种。有机硅化合物的分子内的硅数可以为1或2。作为分子内具有水解性官能团的有机硅化合物，没有特别限定，可举出例如烷基硅醇盐。在烷基硅醇盐中，水解性官能团数小于或等于三个的烷基硅醇盐能够进一步提高耐水性。作为这样的烷基硅醇盐，可举出例如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷等。此外，也可以使用作为分子末端的水解性官能团数小于或等于三个的硅化合物的双三甲氧基甲硅烷基甲烷、双三甲氧基甲硅烷基乙烷、双三甲氧基甲硅烷基己烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。这些硅化合物可以单独使用，或混合两种以上使用。另外，上述溶胶所包含的聚硅氧烷化合物和该聚硅氧烷化合物的水解产物的含量，相对于溶胶的总量100质量份，可以为5～50质量份，进一步可以为10～30质量份。通过使其大于或等于5质量份，进一步易于获得良好的反应性，此外，通过使其小于或等于50质量份，进一步易于获得良好的相容性。(二氧化硅粒子)作为二氧化硅粒子，使用时没有特别限制，可举例如非晶质的二氧化硅粒子。作为非晶质的二氧化硅粒子，可举出熔融二氧化硅粒子、气相二氧化硅粒子和胶体二氧化硅粒子中的一种或多种。其中，气相二氧化硅粒子单分散性较好，在溶胶中容易抑制凝集。作为二氧化硅粒子，可使用在二氧化硅粒子表面存在的硅烷醇基未被修饰的二氧化硅粒子、硅烷醇基被阳离子基、阴离子基和非离子基修饰的二氧化硅粒子，或硅烷醇基被烷氧基取代的二氧化硅粒子。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜蒸馏用膜，其特征在于，含有气凝胶粒子。

【技术特征摘要】
1.一种膜蒸馏用膜，其特征在于，含有气凝胶粒子。2.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜，其特征在于，所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏用膜的总重量的0.05重量％～20重量％。3.根据权利要求2所述的膜蒸馏用膜，其特征在于，所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏用膜的总重量的3重量％～20重量％。4.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜，其特征在于，所述膜的厚度为0.1mm以上、1.0mm以下。5.根据权利要求4所述的膜蒸馏用膜，其特征在于，所述膜的厚度为0.5mm以上、1.0mm以下。6.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜，其特征在于，所述气凝胶粒子的粒径为10～1000μm。7.根据权利要求6所述的膜蒸馏用膜，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩室光则，村上泰治，牧野龙也，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP