一种用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜及其制备方法，该纳米纤维Janus膜包括相互层叠连接的亲水性纳米纤维层、疏水性纳米纤维层、多个电喷涂PS/PDMS混合溶液形成的喷雾珠粒；亲水性纳米纤维层与疏水性纳米纤维层经热压，使各纤维层中的纳米纤维与喷雾珠粒局部接触、相互连接，成为内部及表面均具有大量气穴的一体化的纳米纤维Janus膜；疏水性纳米纤维及该层中各纳米纤维之间的喷雾珠粒、纳米纤维上的工程珠串结构，共同形成薄疏水层，以及朝向所述纳米纤维Janus膜外侧表面的多级表面粗糙度。本发明专利技术重点制备形成特定的多层3D网络弹性孔隙结构的Janus膜材料，其综合性能高。其综合性能高。其综合性能高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜蒸馏脱盐
，本专利技术涉及一种用于盐水膜蒸馏处理的新型纳米纤维Janus膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]水资源匮乏以及水污染问题是人类社会可持续发展的重要阻碍之一。因而，开发一种高效、便捷的水处理技术一直是一个热门的研究课题。膜分离技术因其低污染、低能耗等优势被广泛应用于水的净化以及海水淡化等领域中。
[0003]近年来，三维多孔膜材料（Janus膜）由于两侧具有不对称的性质，展现出优异的水定向运输性能及极大的实际应用价值而备受关注。Janus膜是一种新兴的具有液体单通道性能的分离膜，所谓Janus膜是指两侧性质具有悬殊差异的分离膜材料，通常这种差异表现在膜两侧的化学浸润性质不同，因此在表面化学势的驱动下，可以使得液体在三维多孔膜材料横截面层间发生各向异性运输。基于在相对两侧具有不对称表面润湿性的 Janus 膜，因其在 DCMD（直接接触式膜蒸馏） 过程中的有前景的应用潜力而引起越来越多的关注。 Janus 膜的厚亲水层有利于提供额外的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜，其特征在于，其包括相互层叠连接的亲水性纳米纤维层、疏水性纳米纤维层、多个电喷涂PS/PDMS混合溶液形成的喷雾珠粒；亲水性纳米纤维层为电纺PAN纳米纤维层，该层的下表面即纳米纤维Janus膜的内侧表面，为具有超亲水性和高度多孔结构的超亲水表面，该层的上表面通过喷雾珠粒与疏水性纳米纤维层连接；所述的疏水性纳米纤维层为电纺PH纳米纤维层，其下表面与亲水性纳米纤维层连接；所述的喷雾珠粒，为表面带有大量纳米级介孔的空心球状结构；所述电喷涂PS/PDMS混合溶液形成的多个喷雾珠粒，在形成珠粒的过程中分别被PH、PAN纳米纤维层中的无定型纳米纤维构成的 3D 网络锚定，非连续的分布在不同的纳米纤维之间，或者连续的分布同一条纳米纤维上，形成工程珠串结构；所述的喷雾珠粒及其形成的工程珠串，随机分布在多条无定型PA、PH纳米纤维之间，为多条PA、PH纳米纤维提供弹性支撑、连接，并使各条PA、PH纳米纤维之间及其形成的层间保持间隙，形成各条、各层纳米纤维间的弹性支撑、连接与间隔结构；所述的亲水性纳米纤维层与疏水性纳米纤维层经热压，使各纤维层中的纳米纤维与喷雾珠粒局部接触、相互连接，成为厚度方向内部及表面均具有大量气穴的一体化的纳米纤维Janus膜；其中，疏水性纳米纤维及该层中各纳米纤维之间的喷雾珠粒、纳米纤维上的工程珠串结构，共同形成薄疏水层，以及朝向所述纳米纤维Janus膜外侧表面的多级表面粗糙度；所述的PAN为聚丙烯腈，PS为聚苯乙烯，PDMS为聚二甲基硅氧烷，PH为聚（偏二氟乙烯
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共
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六氟丙烯）；该纳米纤维Janus膜，在盐水膜蒸馏MD处理过程中，其厚度方向的内外部存在的大量气穴为传质提供更大的水
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气界面面积，使该纳米纤维Janus膜在液膜界面下方捕获更多的空气，使空气的传热能力低于聚合物骨架，有效地减少热损失和温度极化，增强驱动力，提高纳米纤维Janus膜的水通量。2.根据权利要求1所述用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜，其特征在于，所述朝向所述纳米纤维Janus膜外侧表面的多级表面粗糙度，为薄疏水层外侧表面的多级表面粗糙度，其是由所述薄疏水层的PH纳米纤维与喷雾珠粒及工程珠串结构，共同构建出的多级层叠的表面粗糙度：其中PH纳米纤维及其缝隙形成一级表面粗糙度，工程串珠结构在该一级表面粗糙度的基础上形成二级表面粗糙度，喷雾珠粒及其表面众多的纳米孔结构，在该二级表面粗糙度的基础上形成局部覆盖在疏水性层表面、并向外侧表面方向凸起的三级表面粗糙度，在纳米纤维Janus膜的外侧表面具有多级层叠表面粗糙度和超疏水性。3.根据权利要求1或2所述用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜，其特征在于，所述纳米纤维Janus膜的孔隙率≥77.6%；所述薄疏水层外侧表面的多级表面粗糙度Ra≥800 nm，水接触角(WCA)值≥148
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。4.根据权利要求1所述用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜，其特征在于，其在直接接触式膜蒸馏DCMD过程中，该纳米纤维Janus膜外侧表面所具有的多级层叠表面粗糙度和超疏水性，以及内部由无定型纳米纤维、喷雾珠粒及工程珠串结构相互稳定连接的形成多层弹性3D网络孔隙结构，使该纳米纤维Janus膜具有优异的热稳定性、较强的防污能力、
耐碱性及耐用性。5.一种权利要求1
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4任意一项所述用于盐水膜蒸馏处理的纳米纤维Janus膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：制备亲水性纳米纤维层：在铝箔表面粘连静电纺丝PAN溶液，得到众多无定型 PAN 纳米纤维，该PAN纳米纤维的平均直径为 266 nm ，层叠后得到亲水性纳米纤维层，该亲水性纤维层的表面具有超亲水性和高度多孔结构；S2：制备喷雾珠粒及工程珠串：向亲水性纳米纤维层的上表面电喷涂PS/PDMS混合溶液，在亲水性纳米纤维层的上表面上形成多个空心球状的PS/PDMS喷雾珠粒及工程珠串；S3：制备薄疏水层：在亲水性纳米纤维层上表面上，进行静电纺丝PH溶液，制备得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：于云江，李良忠，刘畅，马瑞雪，阳宸煜，史国峰，张蕾，卢伦，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：