膜蒸馏用多孔质膜、膜组件和膜蒸馏装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种绝热性优异的膜蒸馏用多孔质膜。本发明专利技术的膜蒸馏用多孔质膜包含气凝胶粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜蒸馏用多孔质膜、膜组件和膜蒸馏装置
本专利技术涉及一种膜蒸馏用多孔质膜。另外，本专利技术还涉及一种包含该膜蒸馏用多孔质膜的膜组件和膜蒸馏装置。
技术介绍
以往，作为水处理的方法，已知蒸发法和膜蒸馏法。前者需要将水加热至其沸点附近，会过度消耗能量，后者能够在30～80℃附近的温度实施，虽然能耗较少，但需要提高处理效率。膜蒸馏是一种净水技术，能够应用于海水淡化、果汁/酒精的浓缩、挥发性有机化合物的分离/除去等。专利文献1公开了一种聚偏氟乙烯(PVDF)膜的制作方法。另外，专利文献2公开了利用疏水性膜通过膜蒸馏法进行的水处理，并且具体公开了膜材料及其应用方式。现有技术文献专利文献专利文献1：中国专利申请公开第101632903号说明书专利文献2：中国专利申请公开第103785303号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题膜蒸馏装置例如具有将污水单元和净水单元用多孔质膜隔开的结构。启动膜蒸馏装置时，污水单元中的污水被加热，在多孔质膜的两侧产生温度差，由于该温度差，使得多孔质膜两侧的蒸气压也产生差异。在污水单元中产生的水蒸气(水分子)穿过膜，到达净水单元，然后在净水单元中冷却、凝结，成为净水。即，可认为膜蒸馏是将污水单元与净水单元之间的温度差作为动力来净化污水。因此可认为，如果能够有效地维持膜蒸馏装置的两个单元的温度差，则膜蒸馏的效率会提高。为了维持温度差，重要的是提高将两个单元隔开的多孔质膜的绝热性。但是，就现有的膜蒸馏用多孔质膜(例如，专利文献1中记载的聚偏氟乙烯膜)而言，绝热性并不充分，难以防止从污水单元向净水单元的传热。本专利技术的目的在于，提供一种绝热性优异的膜蒸馏用多孔质膜。本专利技术的另一个目的在于，提供一种包含上述膜蒸馏用多孔质膜的膜组件以及具备该膜组件的膜蒸馏装置，由此提高膜蒸馏的效率。用于解决课题的方法本公开提供一种膜蒸馏用多孔质膜，其包含气凝胶粒子。在一个方式中，上述气凝胶粒子的含量可以为0.05～50质量％。在一个方式中，上述气凝胶粒子的含量可以为3～50质量％。在一个方式中，上述膜蒸馏用多孔质膜的厚度可以大于或等于0.1mm且小于或等于1mm。在一个方式中，上述膜蒸馏用多孔质膜的厚度可以大于或等于0.1mm且小于或等于0.5mm。在一个方式中，上述气凝胶粒子的平均粒径可以为0.1～1000μm。在一个方式中，上述气凝胶粒子的平均粒径可以为0.1～500μm。在一个方式中，上述气凝胶粒子可以包含具有水解性基团的有机硅化合物的水解缩合物、以及二氧化硅粒子。在一个方式中，上述水解缩合物可以含有选自由烯基、缩水甘油基、(甲基)丙烯酰基、巯基、硫醚基、硫酯基和脒硫基组成的组中的至少一种反应性基团。在一个方式中，上述膜蒸馏用多孔质膜可以具有如下构成：在聚偏氟乙烯膜中分散上述气凝胶粒子。本公开还提供一种膜组件，其包含上述膜蒸馏用多孔质膜。在一个方式中，上述膜组件可以包含由多个多孔质膜层叠而成的层叠体，此时上述多个多孔质膜中的至少一个可以为上述膜蒸馏用多孔质膜。本公开进一步提供一种膜蒸馏装置，其具备上述膜组件。专利技术效果本专利技术的膜蒸馏用多孔质膜与一般的膜蒸馏用多孔质膜相比，绝热性优异，能够显著地抑制单元间的传热。另外，包含本专利技术的膜蒸馏用多孔质膜的膜组件以及具备该膜组件的膜蒸馏装置能够高效地增大膜两侧的温度差，因此能够高效地进行膜蒸馏。具体实施方式以下，通过本专利技术的实施方式和实施例来详细说明本专利技术。但是，本专利技术不限定于以下的实施方式。本实施方式涉及的膜蒸馏多孔质膜(以下也简称为多孔质膜)为包含气凝胶粒子的膜。多孔质膜例如可以为包含膜材料和分散于该膜材料中的气凝胶粒子的多孔质膜。另外，多孔质膜也可以为在构成现有的膜蒸馏用多孔质膜的膜材料中分散有气凝胶粒子而成的多孔质膜。(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冷冻凝胶，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，具有由2～20nm程度的一次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。需要说明的是，本实施方式中的气凝胶优选为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，可列举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粒子可以为将气凝胶进行粉末化而成的粒子，也可以称为粉末状气凝胶。即，气凝胶粒子可以为其每一个粒子都具有作为气凝胶特征的上述簇结构的多孔质体。气凝胶粒子可以为包含具有水解性基团的有机硅化合物的水解缩合物以及二氧化硅粒子的复合体。作为有机硅化合物所具有的水解性基团，可列举烷氧基。另外，烷氧基优选为与有机硅化合物中的硅原子结合的烷氧基。作为具有水解性基团的有机硅化合物，例如可列举烷基硅醇盐。作为烷基硅醇盐，优选水解性基团(烷氧基)的个数小于或等于3个的烷基硅醇盐，更优选水解性基团(烷氧基)的个数为2～3个的烷基硅醇盐。根据这样的烷基硅醇盐，能够容易地将疏水性高的聚硅氧烷骨架导入至气凝胶粒子。作为这样的烷基硅醇盐，例如可列举甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷等。此外，作为具有水解性基团的有机硅化合物，还可列举具有2个以上与水解性基团结合的硅原子的化合物(以下也称为多官能化合物。)。多官能化合物例如可以为具有2～12个与水解性基团结合的硅原子的化合物，也可以为具有2个与水解性基团结合的硅原子的化合物。另外，多官能化合物也可以为多个硅原子彼此通过烃基(例如烷烃二基)连结而成的化合物。多官能化合物中，与各个硅原子结合的水解性基团的个数没有特别限定，例如可以小于或等于3个。作为这样的多官能化合物，例如可列举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等。作为具有水解性基团的有机硅化合物，进一步可列举具有硅氧烷键的聚硅氧烷化合物。聚硅氧烷化合物例如可以为具有2个以上与水解性基团结合的硅原子的化合物，可以为具有2～12个与水解性基团结合的硅原子的化合物，也可以为具有2个与水解性基团结合的硅原子的化合物。另外，聚硅氧烷化合物可以为在由硅氧烷键构成的主链的两末端分别具有与水解性基团结合的硅原子的化合物。聚硅氧烷化合物中，与各个硅原子结合的水解性基团的个数没有特别限定，例如可以小于或等于3个。作为这样的聚硅氧烷化合物，可以使用市售品，例如可列举“XF40-C5978”(迈图高新材料日本合同公司制)。作为具有水解性基团的有机硅化合物，进一步可列举具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜蒸馏用多孔质膜，其包含气凝胶粒子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 CN 20171060169521.一种膜蒸馏用多孔质膜，其包含气凝胶粒子。


2.根据权利要求1所述的膜蒸馏用多孔质膜，所述气凝胶粒子的含量为0.05～50质量％。


3.根据权利要求2所述的膜蒸馏用多孔质膜，所述气凝胶粒子的含量为3～50质量％。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的膜蒸馏用多孔质膜，其厚度大于或等于0.1mm且小于或等于1mm。


5.根据权利要求4所述的膜蒸馏用多孔质膜，其厚度大于或等于0.1mm且小于或等于0.5mm。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的膜蒸馏用多孔质膜，所述气凝胶粒子的平均粒径为0.1～1000μm。


7.根据权利要求6所述的膜蒸馏用多孔质膜，所述气凝胶粒子的平均粒径为0.1～500μm。<...

【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