一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法技术

一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，属于脱盐领域。以甲基苯基MQ硅树脂

【技术实现步骤摘要】
一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，属于脱盐


技术介绍

[0002]水是地球生命之源，是人们赖以生存和生活的基本物质资源，世界各国生产生活都离不开水资源。虽然地球表面大部分被水覆盖，但是绝大部分是海水，可直接用于生产生活的纯净淡水资源很少。同时全球淡水资源存在分布极不均匀和稀缺问题，导致拥有超过世界上一半人口的发展中国家的淡水资源严重短缺。在上个世纪，全球淡水用水量就开始以超过人口增速两倍的速度增加。据联合国人口基金会调查显示，全世界人口在2014年已经达到77亿，到2050年，全世界人口将达到75亿到105亿之间。到那时，解决近百亿人口的生活用水问题，将成为世界性难题。因此，解决淡水资源短缺问题是人类即将面临的重大挑战之一。海水淡化是解决淡水资源短缺这一重大挑战的最有效的办法之一。特别是对于中东和北非等淡水资源严重短缺的国家来说，海水淡化更是提高淡水供应的可行办法之一。发展海水淡化(脱盐)技术，向水资源充足的海洋要水是当今世界各国的共识。
[0003]膜蒸馏是海水淡化的重要技术之一，多孔陶瓷膜是膜蒸馏脱盐装置的重要组件之一，具有化学稳定性好、机械强度高、热稳定性好、孔径分布窄、分离效率高、微观结构可控、使用寿命长、环境友好等优点。用于膜蒸馏脱盐时，多孔陶瓷必须进行疏水化处理，而且应该具有良好的疏水稳定性，然而目前采用常用的疏水化处理方法(例如氟硅烷(FAS)后接枝修饰法)，获得的多孔陶瓷膜存在疏水稳定性差，使用寿命短的问题，在脱盐过程中随着盐水的冲刷，疏水修饰层从多孔陶瓷表面脱落，从而导致盐水渗透过多孔陶瓷膜而使得脱盐失败。本专利技术目的是提供一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，制备出一种具有良好疏水稳定性和脱盐性能的多孔陶瓷膜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，并提高疏水多孔陶瓷膜的脱盐性能。
[0005]1.一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，其特征在于，按下述步骤进行：
[0006](1)将孔隙率为40％～50％的多孔陶瓷膜分别用去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次，每次超声震荡清洗10min，之后放入鼓风干燥箱中在100℃干燥12h后，得到的多孔陶瓷膜A；
[0007](2)配制质量百分比浓度为10％的甲基苯基MQ硅树脂
‑
丙酮溶液，室温搅拌1h，得到修饰剂B；
[0008](3)将步骤(1)中得到的多孔陶瓷膜A放入瓷舟中，加入步骤(2)中得到的修饰剂B至浸没多孔陶瓷膜；
[0009](4)将浸没多孔陶瓷膜的瓷舟密封，超声震荡15min后，室温静置保存5h；
[0010](5)将浸泡多孔陶瓷膜的瓷舟置于管式电阻炉中，以250ml/min的氮气速率通氮气
1h充分排出空气后，在氮气气氛保护下以3℃/min的升温速率升温至200℃保温1h，之后以相同的升温速率升温至600℃煅烧2h后，冷却至室温后得到疏水多孔陶瓷膜X；
[0011](6)将制备得到的疏水多孔陶瓷膜X经去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次去除烧结残留物，放入鼓风干燥箱中在100℃干燥12h，得到表面清洁干燥的疏水多孔陶瓷膜。
[0012]2.步骤(1)中，使用的孔隙率为40％～50％的多孔陶瓷膜为流延成型结合相分离法制备的多孔硅灰石陶瓷膜，孔径在1μm以内。
[0013]3.步骤(2)中，使用的甲基苯基MQ硅树脂为液体溶剂，在搅拌丙酮溶液过程进行滴加；实验在通风环境下进行，制备得到的修饰剂B必须密封室温保存，防止挥发固化。
[0014]4.步骤(3)中，修饰剂B必须滴加过量至完全浸没多孔陶瓷膜A，保证修饰剂完全渗透进多孔陶瓷膜，消除空气接触。
[0015]5.步骤(5)中，整个烧结过程中必须在氮气气氛下进行，先通氮气排尽空气后进行加热；加热过程中持续通氮气，防止存在空气影响热解反应进行。
附图说明
[0016]图1.疏水化处理前后的多孔陶瓷膜孔径分布
[0017]图2.图中(a)(b)分别为疏水化处理前后多孔陶瓷膜的水接触角
[0018]图3.疏水多孔陶瓷膜水通量和脱盐率
[0019]图4.疏水多孔陶瓷膜接触角稳定性测试
具体实施方式
[0020]实施例1
[0021]将孔隙率为49％的多孔硅灰石陶瓷膜分别用去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次，每次超声震荡清洗10min，放入鼓风干燥箱中在100℃下干燥12h后待用。取质量百分比浓度为10％的甲基苯基MQ硅树脂
‑
丙酮溶液，室温搅拌1h制成修饰剂。将清洁干燥后的多孔陶瓷膜放入瓷舟中，滴加过量修饰剂至完全浸没多孔陶瓷膜，密封后超声震荡15min后室温静置5h后，放入管式电阻炉中，在250ml/min氮气流量下静置1h排除空气后，继续通氮气，在氮气气氛保护下以3℃/min升温至200℃保温1h，之后以相同速率升温至600℃煅烧2h，冷却至室温获得疏水多孔陶瓷膜。取出疏水多孔陶瓷膜经去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次后放入干燥箱在100℃干燥12h，然后进行脱盐实验。所获的疏水陶瓷膜孔结构良好，对水的接触角为151
°
，80℃下脱盐率为99.99％，水通量为40.36Kg/m2h。
[0022]实施例2
[0023]将孔隙率为49％的多孔硅灰石陶瓷膜分别用去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次，每次超声震荡清洗10min，放入鼓风干燥箱中在100℃下干燥12h后待用。取质量百分比浓度为10％的甲基苯基MQ硅树脂
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丙酮溶液，室温搅拌1h制成修饰剂。将清洁干燥后的多孔陶瓷膜放入瓷舟中，滴加过量修饰剂至完全浸没多孔陶瓷膜，密封后超声震荡15min后室温静置5h后，放入管式电阻炉中，在250ml/min氮气流量下静置1h排除空气后，继续通氮气，在氮气气氛保护下以3℃/min升温至200℃保温1h，之后以相同速率升温至600℃煅烧2h，冷却至室温获得疏水多孔陶瓷膜。取出疏水多孔陶瓷膜经去离子水和无水乙醇交替超
声震荡清洗三次后放入干燥箱在100℃干燥12h，然后进行疏水稳定性测试实验。刚制备得到的疏水陶瓷膜孔结构良好，对水的接触角为151
°
，使用80℃盐水冲刷疏水多孔陶瓷膜表面，随着盐水冲刷时间的增加，在220h后疏水多孔膜表面水的接触角仍保持135
°
以上，具有良好的疏水效果。
[0024]图1为疏水化处理前后的多孔陶瓷膜孔径分布图，从图中可以看出，疏水化处理前的多孔陶瓷膜孔结构呈现双峰分布，孔径分别为0.51μm和0.67μm，疏水化处理后的多孔陶瓷膜孔结构也成双峰分布，但孔径分别降低到0.34μm和0.59μm。疏水化处理前后的多孔陶瓷膜孔径均在1μm以内，满足膜蒸馏脱盐要求。图2为疏水化处理前后多孔陶瓷膜的水接触角变化图，从图2可知，疏水修饰前多孔陶瓷膜对水的接触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高脱盐用多孔陶瓷膜疏水稳定性的方法，其特征在于，按下述步骤进行：(1)将孔隙率为40％～50％的多孔陶瓷膜分别用去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次，每次超声震荡清洗10min，之后放入鼓风干燥箱中在100℃干燥12h后，得到的多孔陶瓷膜A；(2)配制质量百分比浓度为10％的甲基苯基MQ硅树脂
‑
丙酮溶液，室温搅拌1h，得到修饰剂B；(3)将步骤(1)中得到的多孔陶瓷膜A放入瓷舟中，加入步骤(2)中得到的修饰剂B至浸没多孔陶瓷膜；(4)将浸没多孔陶瓷膜的瓷舟密封，超声震荡15min后，室温静置保存5h；(5)将浸泡多孔陶瓷膜的瓷舟置于管式电阻炉中，以250ml/min的氮气速率通氮气1h充分排出空气后，在氮气气氛保护下以3℃/min的升温速率升温至200℃保温1h，之后以相同的升温速率升温至600℃煅烧2h后，冷却至室温后得到疏水多孔陶瓷膜X；(6)将制备得到的疏水多孔陶瓷膜X经去离子水和无水乙醇交替超声震荡清洗三次去除烧结残留...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦奇，苏磊，王亚丽，崔素萍，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：