一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法，先将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、N‑甲基吡咯烷酮搅拌水解，接着加入聚醚砜微粉和1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐，搅拌分散均匀，得到浆料，并将该浆料制备成基膜；然后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料，最终制得一种海水淡化复合膜，滤孔适当，可允许水分子通过，截留其他杂质分子通过，大大提高了海水淡化分离效果，所得产品可以直接饮用；另外，在促进海水中氢气通过膜的同时还适当生成氢气，使得产品具有较高的含氢量。

【技术实现步骤摘要】
一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法
本专利技术涉及海水淡化
，特别地，涉及一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，全球水资源危机日益加重，故人们将目光转向海水，海水在地球上储量极大，海水淡化提取出淡水无疑可以缓解淡水资源匮乏的现状。目前常用的海水淡化方法有两种：蒸馏法和渗透膜法。蒸馏法的具体方法是：先将海水烧至沸腾，淡水蒸发为蒸汽，盐留在锅底，蒸汽冷凝为蒸馏水，即得淡水。蒸馏法属于比较古老的海水淡化方法，消耗大量能源，产生大量锅垢，很难实现淡水的批量化工业生产。人们在此基础上进行了技术改良，发展了多级闪急蒸馏淡化，水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸汽，如果使适当加温的海水，进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽，但是这种淡化装置通常占地面积广，需要与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水，才能大大降低生产成本。渗透膜法包括正渗透技术和反渗透技术两种，目前常用的反渗透技术。在正常情况下，当用渗透膜将淡水和海水隔开的时候，淡水中的水分子会在渗透压的作用下向海水一侧渗透，而反渗透技术是利用渗透压的原理实现海水淡化，在海水一侧施加大于渗透压的压力，使得海水的水分子通过渗透膜向淡水一侧渗透，海水中的盐产生的离子由于体积较大无法通过渗透膜，从而使得水分子和盐分子分离，获得淡水。反渗透技术相应的装置占地面积小，但是装置复杂，需要有高压设备和额外供电，反渗透膜的价格也较高，运营成本较高。正渗透技术的基本原理是在纯水一侧加入某种溶质，制备成高浓度汲取液或者驱动液，利用其产生的高于海水的渗透压使得海水中的水通过膜进入汲取液中，然后将汲取液与水分离，得到净水。与反渗透技术相比，正渗透技术只依靠渗透压，无需外界压力，具有能耗低、无二次污染等优点，但是由于长时间与海水接触，不可避免出现膜污染，导致膜通量下降，影响产水水质。另外，现有的渗透膜法淡化后的海水并不能直接饮用，必须进行进一步的净化处理。现有研究表明，富氢水对人体具有医疗预防作用，氢气能与自由基发生反应，是一种选择性抗氧化物质，氢气对很多疾病还具有预防和治疗作用。但是，在海水中溶解最多的气体是二氧化碳，其次是氮气，第三是氧气，那么在海水淡化过程中，这些气体也会较快通过渗透膜，不利于产品氢含量的提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法，以解决海水淡化分离效果差和含氢量低等技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法，具体步骤如下：(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体，加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料，聚合反应，得到丙烯酸树脂；(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮搅拌混匀，加入水，调节pH＝5～6，搅拌水解反应，接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，搅拌分散均匀，得到浆料；(3)再将浆料涂覆于平滑基板上，辊压后干燥，固化，剥离，得到基膜；(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料，静置陈化，烘干，即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜；其中，所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的：海藻酸钠2～3份，正硅酸四乙酯15～20份，镁粉1～2份，质量浓度60～70％乙醇水溶液100份。优选的，所述复合膜的厚度为50～80μm。优选的，所述表面涂料的制备方法如下：按照配方量，先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中，加热至60～65℃，然后调节pH＝5～6，搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶，完全反应后，向溶胶中加入镁粉，搅拌均匀即得。进一步优选的，搅拌水解反应时间为3～5小时。优选的，步骤(1)中，所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。进一步优选的，有机改性的具体方法是：将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1：9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时，抽滤即得；锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1：1.2～1.5。进一步优选的，以重量份计，所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到的：先将1份钛酸丁酯和0.1～0.2份硝酸锂加入7～9份无水乙醇中，搅拌均匀，边搅拌边滴加4～6份乙酸-乙醇-水混合液，滴加完毕后继续搅拌，静置，得到锂掺杂的二氧化钛溶胶；然后向锂掺杂的二氧化钛溶胶中加入0.6～0.9份四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和1～1.2份四乙基原硅酸盐的氨水溶液，超声波振荡下微波反应，陈化，干燥，煅烧，得到锂-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。更进一步优选的，所述乙酸-乙醇-水混合液中，乙酸、乙醇和水的体积比为1：10～12：2～4；滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为500～600转/分钟；控制在20～30分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕；静置时间为30～35小时；四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.1～0.2g/mL，四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.06～0.08g/mL。更进一步优选的，超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为：超声波频率为25～35kHz，微波功率为300～500W，反应时间为2～4分钟；陈化时间为30～40小时；干燥条件为：90～100℃干燥5～6小时；煅烧的工艺条件为：700～800℃煅烧8～10小时。优选的，以重量份计，步骤(1)的具体方法如下：(1-1)先将0.5～1份链转移剂和200～220份去离子水，混合均匀，得到预混液；(1-2)然后向反应釜中加入2～3份阴离子乳化剂、0.5～0.8份非离子乳化剂、丙烯酸-2-乙基己酯150～180份、二甲基苯乙烯200～300份、衣康酸5～8份、甲基丙烯酰胺8～12份、引发剂3～5份以及380～400份去离子水，抽真空，升温至70～85℃，反应1～2小时；(1-3)接着向反应釜中滴加预混液，滴加时间为6～8小时，滴加温度为80～90℃，待预混液剩余总体积的5％时，加入3～4份有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料，升温至95℃，继续反应2小时，转移至脱气釜中进行汽提，汽提结束后降温至45℃，调节pH＝6.5～7.5，即得所述的丙烯酸树脂。进一步优选的，所述阴离子乳化剂为长链烷基酚硫酸盐或烷基酚磺酸盐；所述非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；所述链转移剂为十二烷基硫醇。进一步优选的，步骤(1-1)中，5000～6000转/分钟剪切30～40分钟，实现混合均匀。优选的，步骤(2)中，丙烯酸树脂、正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮、水、聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为100：30～50：7～10：15～20：5～8：10～20：8～12。优选的，步骤(2)中，搅拌水解反应时间为3～5小时。优选的，步骤(4)中，表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体，加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料，聚合反应，得到丙烯酸树脂；/n(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮搅拌混匀，加入水，调节pH＝5～6，搅拌水解反应，接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，搅拌分散均匀，得到浆料；/n(3)再将浆料涂覆于平滑基板上，辊压后干燥，固化，剥离，得到基膜；/n(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料，静置陈化，烘干，即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜；/n其中，所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的：海藻酸钠2～3份，正硅酸四乙酯15～20份，镁粉1～2份，质量浓度60～70％乙醇水溶液100份。/n

【技术特征摘要】
1.一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体，加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料，聚合反应，得到丙烯酸树脂；
(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮搅拌混匀，加入水，调节pH＝5～6，搅拌水解反应，接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，搅拌分散均匀，得到浆料；
(3)再将浆料涂覆于平滑基板上，辊压后干燥，固化，剥离，得到基膜；
(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料，静置陈化，烘干，即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜；
其中，所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的：海藻酸钠2～3份，正硅酸四乙酯15～20份，镁粉1～2份，质量浓度60～70％乙醇水溶液100份。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合膜的厚度为50～80μm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面涂料的制备方法如下：按照配方量，先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中，加热至60～65℃，然后调节pH＝5～6，搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶，完全反应后，向溶胶中加入镁粉，搅拌均匀即得。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，有机改性的具体方法是：将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1：9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时，抽滤即得；锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1：1.2～1.5。


6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以重量份计，所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐荣林，
申请(专利权)人：长沙三思新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43