双驱型超亲水光热膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供的一种双驱型超亲水光热膜的制备方法，将成膜材料置于烘箱中处理，取出，将其与有机溶剂混合，搅拌溶解，静置脱泡，得到纺丝溶液，采用静电纺丝法制备得到纳米纤维纺丝基膜；将光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水混合，经超声处理得到均匀分散液，采用真空抽滤工艺抽滤将所述光热转换材料及超亲水改性剂沉积于纳米纤维纺丝基膜表面，经烘干、焙烘交联，得到超亲水光热转换纳米纤维膜；将其一次热压改善整体性，折叠，二次热压定型后，得到所述双驱型超亲水光热膜；本发明专利技术还提供的一种双驱型超亲水光热膜。本发明专利技术提供的双驱型超亲水光热膜，具有不受自然条件和气候条件的限制的优点。制的优点。制的优点。

【技术实现步骤摘要】
双驱型超亲水光热膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物膜分离材料领域，具体涉及一种双驱型超亲水光热膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人口的增长和经济全球化的深入，水资源短缺和水环境恶化已成为可持续发展亟待解决的问题。基于膜分离技术，从海水、卤水等含盐水源中汲取宝贵的淡水资源，是解决当前水资源危机的重要途径。现阶段，纳滤和反渗透技术已被广泛应用于脱盐处理，然而其操作压力大、对盐浓度敏感，极大地限制了其对高浓度盐水的处理。相对于传统纳滤和反渗透膜分离技术，膜蒸馏技术利用膜两侧温差导致的蒸汽压差别，使水蒸气从高温一侧扩散至低温一侧，并在低温一侧凝结，从而实现盐分等非挥发组分的高效分离，具有运行压力和温度低、对盐浓度不敏感、分离效率高等诸多优点，然而，膜蒸馏技术能耗高，只有以工业余热或废热等为热源时才有意义，极大地限制了其推广应用。
[0003]为了解决高能耗问题，太阳能膜驱动膜蒸馏技术受到了广泛关注，利用光热转换材料将太阳能转化为热能，并将热量限域于蒸发界面以最大限度地减少热量损失。比如CN201811288437.4公开的一种具有抗菌性能的多孔光热膜，将碳纳米管分散液真空抽滤于膜表面，形成自漂浮的双层多孔光热膜；CN201910804893.8公开的一种具有抗盐析性能的多孔光热膜，通过氮化反应在TiO2/Ti多孔膜表面负载具有等离子共振效应的TiNx，提高光吸收率。然而，需要指出的是，虽然到达地球表面的太阳能总量很大，但是能量密度很低，且受到昼夜、季节、海拔高度、地理纬度等自然条件以及阴、云、雨等气候条件的影响，极大地限制了太阳能驱动膜蒸馏技术的可靠性和渗透性。
[0004]综上所述，一种不受自然条件和气候条件的限制的新型高性能光热膜的制备方法亟待开发。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种不受自然条件和气候条件的限制的新型高性能光热膜的目的；
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种双驱型超亲水光热膜的制备方法，包括以下步骤，
[0007]步骤1,纳米纤维纺丝基膜的制备：将成膜材料置于烘箱中热烘，取出，将其与有机溶剂混合，搅拌溶解，静置脱泡，得到均一的纺丝溶液，采用静电纺丝法制备得到纳米纤维纺丝基膜；
[0008]步骤2，超亲水光热转换纳米纤维膜的制备：将光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水混合，经超声处理得到均匀分散液，采用真空抽滤工艺抽滤所述分散液从而将所述光热转换材料及超亲水改性剂沉积于纳米纤维纺丝基膜表面，经烘干、焙烘交联，得到超亲水光热转换纳米纤维膜；
[0009]步骤3,双驱型超亲水光热膜的制备：将所述超亲水光热转换纳米纤维膜经一次热压改善整体性，折叠，二次热压定型后，得到所述双驱型超亲水光热膜。
[0010]优选的，包括以下步骤,
[0011]步骤1,纳米纤维纺丝基膜的制备：将成膜材料置于烘箱中在60～80℃下热烘20～24h，取出，将其与有机溶剂混合，搅拌溶解，静置脱泡，得到均一的纺丝溶液，采用静电纺丝法在10～30KV高电压差牵引下制备得到纳米纤维纺丝基膜；所述静电纺丝装置为实验室自制，与市售装置一致；所述静电纺丝间距为15～20cm，纺丝时长为12～20h，注射速度为0.5～1.0mL/h，纺丝温度为20
±
1℃，纺丝湿度为30
±
3％。
[0012]步骤2，超亲水光热转换纳米纤维膜的制备：将光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水混合，经超声处理得到均匀分散液，采用真空抽滤工艺抽滤所述分散液从而将所述光热转换材料及超亲水改性剂沉积于纳米纤维纺丝基膜表面，经烘干、焙烘交联，得到超亲水光热转换纳米纤维膜；
[0013]步骤3,双驱型超亲水光热膜的制备：将所述超亲水光热转换纳米纤维膜经一次热压改善整体性，折叠，二次热压定型后，得到所述双驱型超亲水光热膜；其中，所述一次热压的温度为120～160℃，时长为10～60min；二次热压的温度为100～140℃，时长为5～20min。
[0014]优选的，步骤1中，所述成膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜及聚丙烯腈中的一种或几种；所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮、丙酮及乙酸乙酯中的一种或几种；所述成膜材料与有机溶剂的重量比为1.0：4.0～12.0。
[0015]优选的，步骤2中，所述光热转换材料为碳纳米管、氧化石墨烯、纳米石墨粉、硫化铜纳米颗粒及石墨烯量子点中的一种或几种。
[0016]优选的，所述超亲水改性剂由自由基聚合制得，聚合工艺为：在保护气氛下，在pH 2.5～4.0的醋酸或盐酸溶液中将亲水性单体和交联性单体在引发剂和链转移剂的作用下室温内反应20～24h，反应完全后经沉淀
‑
溶解提纯，得到所述超亲水改性剂；其中，
[0017]所述亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺及异丙基丙烯酰胺中的一种或几种；
[0018]所述交联性单体为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；
[0019]所述引发剂包括氧化性组分及还原性组分，所述引发剂为过硫酸铵
‑
焦亚硫酸钠、过硫酸铵
‑
亚硫酸氢钠、过硫酸钾
‑
焦亚硫酸钠及过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钠中的一组或几组；
[0020]所述链转移剂为3
‑
巯丙基三甲氧基硅烷、3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷及2
‑
巯基乙醇中的一种或几种；
[0021]所述保护气氛为氮气或氩气氛围；所述沉淀
‑
溶解提纯用的沉淀剂为甲醇或乙醇。
[0022]优选的，步骤2中，所述引发剂中的氧化性组分与还原性组分的重量比1：0.9～1.1；所述亲水单体、交联性单体、引发剂、链转移剂及溶剂的重量比为10～30：5～10：0.5～1.5：1～3：100。
[0023]优选的，步骤2中，所述光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水的重量比为0.1～1.0：0.5～3.0：100。
[0024]优选的，步骤2中，所述烘干温度为60～80℃，烘干时长为6～12h；所述焙烘温度为
100～120℃，焙烘时长为1～3h。
[0025]优选的，所述光热转换材料在纳米纤维膜表面的沉积量为2.0～10.0g/m2。
[0026]一种双驱型超亲水光热膜，利用上述制备方法制得的双驱型超亲水光热膜。
[0027]本案给出的双驱型超亲水光热膜的制备方法及方法具有以下有益效果：
[0028]1)本专利技术基于超亲水纳米纤维膜的毛细导水效应和扇形折叠结构界面蒸发特性，制备具有环境热驱动特性的光热膜，从而避免自然条件和气候条件引起的太阳能驱动光热膜的不可靠性；
[0029]2)本专利技术所述光热膜的环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双驱型超亲水光热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤,步骤1,纳米纤维纺丝基膜的制备：将成膜材料置于烘箱中热烘，取出，将其与有机溶剂混合，搅拌溶解，静置脱泡，得到均一的纺丝溶液，采用静电纺丝法制备得到纳米纤维纺丝基膜；步骤2，超亲水光热转换纳米纤维膜的制备：将光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水混合，经超声处理得到均匀分散液，采用真空抽滤工艺抽滤所述分散液从而将所述光热转换材料及超亲水改性剂沉积于纳米纤维纺丝基膜表面，经烘干、焙烘交联，得到超亲水光热转换纳米纤维膜；步骤3,双驱型超亲水光热膜的制备：将所述超亲水光热转换纳米纤维膜经一次热压改善整体性，折叠，二次热压定型后，得到所述双驱型超亲水光热膜。2.根据权利要求1所述的双驱型超亲水光热膜的制备方法，其特征在于,包括以下步骤,步骤1,纳米纤维纺丝基膜的制备：将成膜材料置于烘箱中在60～80℃下热烘20～24h，取出，将其与有机溶剂混合，搅拌溶解，静置脱泡，得到均一的纺丝溶液，采用静电纺丝法在10～30KV高电压差牵引下制备得到纳米纤维纺丝基膜；步骤2，超亲水光热转换纳米纤维膜的制备：将光热转换材料、超亲水改性剂及去离子水混合，经超声处理得到均匀分散液，采用真空抽滤工艺抽滤所述分散液从而将所述光热转换材料及超亲水改性剂沉积于纳米纤维纺丝基膜表面，经烘干、焙烘交联，得到超亲水光热转换纳米纤维膜；步骤3,双驱型超亲水光热膜的制备：将所述超亲水光热转换纳米纤维膜经一次热压改善整体性，折叠，二次热压定型后，得到所述双驱型超亲水光热膜；其中，所述一次热压的温度为120～160℃，时长为10～60min；二次热压的温度为100～140℃，时长为5～20min。3.根据权利要求1或2所述的双驱型超亲水光热膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述成膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜及聚丙烯腈中的一种或几种；所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮、丙酮及乙酸乙酯中的一种或几种；所述成膜材料与有机溶剂的重量比为1.0：4.0～12.0。4.根据权利要求3所述的双驱型超亲水光热膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述光热转换材料为碳纳米管、氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大朋，竺婷婷，曹珺璐，张干伟，孙雯，洪耀良，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：