一种高效蒸发膜的制备方法及膜表面性能综合评估方法技术

本发明专利技术公开了一种高效蒸发膜的制备方法及膜表面性能综合评估方法，属于膜改性制备技术领域，利用十三氟辛基三甲氧基硅烷及商用SiO2纳米颗粒配制成疏水改性试剂，利用氨水催化使正硅酸四乙酯(TEOS)在乙醇溶液中水解

【技术实现步骤摘要】
一种高效蒸发膜的制备方法及膜表面性能综合评估方法


[0001]本专利技术属于膜表面改性
，具体涉及高效蒸发膜的制备方法及膜表面性能综合评估方法。

技术介绍

[0002]淡水资源短缺及分布不均是目前阻碍社会经济可持续发展的主要限制性因素之一。通过对海水和苦咸水以及工业废水的脱盐获得淡水是有效缓解淡水资源短缺及环境污染的重要途径。目前，水脱盐技术多种多样，生产中常用的有蒸发、反渗透(RO)及膜蒸馏(MD)脱盐技术等。其中，蒸发是对水加热至沸腾产生的蒸汽进行冷却获得淡水，设备简单，建设灵活，操作方便，但水淡化的能耗最高。RO是在进料侧压力驱动下通过致密RO膜对水中盐离子的尺寸排斥实现跨膜水的脱盐；脱盐效率高，易集成及规模化，但膜进料侧驱动压力高，能耗较高，且对进水盐度、SS等杂质的限制严格。而MD是一种融合蒸发与膜法脱盐技术优势且适宜在低温条件下操作的新型淡化技术。这种低温操作的特点，也给MD可以利用实际生产过程中被浪费的低品位废热或与可再生能源，如太阳能、水能作为热源或能量来源，或其和高效潜热回收系统进行集成创造了前提条件，可大大降低MD的能源输入，甚至无需能源的消耗。因此，这些灵活的MD综合降耗方案使其能够与其他先进的脱盐技术获得越来越多的竞争优势，并已成为最具竞争力的先进脱盐技术。
[0003]MD优异的脱盐性能及广泛的适用性取决于MD膜。工业上常用的疏水高分子有机聚合物微孔MD膜有聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。这些疏水聚合物膜具有本征表面能低、疏水的特点，可直接应用于MD脱盐过程。半亲水及亲水的尼龙膜、聚砜膜、纤维素酯膜等需要对其表面进行疏水化改性才能够用于MD的脱盐。通常，具有单一疏水表面的蒸馏膜的膜通量较低、脱盐效率低的问题，膜表面改性常用的方法可分为湿法及干法。其中，湿法化学表面改性通过涂布、浸渍等方法将疏水改性剂修饰到膜表面，但该方法需使用含有大量有机溶剂的疏水/亲水聚合物等原料，并会产生高浓度废水、废气等“三废”环境污染物。而等离子体干法表面修饰则仅需这些疏水/亲水聚合物的单体分子为前体物，从而避免使用其他有机溶剂及其在湿法涂布过程产生的环境问题，因此等离子体干法处理是一种绿色、清洁的材料表面改性技术。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供高效蒸发膜的制备方法及膜表面性能综合评估方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种高效蒸发膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]选取亲水膜基材或疏水膜基材并洗净后，进行烘干，得到待修饰的亲水膜基材或疏水膜基材；
[0008]将疏水膜基材直接浸入硅基亲水改性试剂进行均匀涂饰，烘干后置入等离子体处
理器中进行处理，得到亲水改性膜；
[0009]或将亲水膜基材浸入配制好的硅基疏水改性试剂中进行均匀涂饰并烘干，再用等离子体处理进行处理后，将其浸入配制好的硅基亲水改性试剂中进行均匀浸涂并烘干，最后置入等离子体处理器中进行处理，得到亲水
‑
疏水夹心式改性膜；
[0010]所述硅基疏水改性试剂由十三氟辛基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷及SiO2配制而成，亲水改性试剂由氨水催化使正硅酸四乙酯在乙醇溶液中水解
‑
缩合配制而成。
[0011]进一步的，所述亲水改性膜和亲水
‑
疏水夹心式改性膜均匀涂饰的判定方法为，通过测试其在雾气或空气环境中的负压曲线来检验涂层的均匀性。
[0012]进一步的，所述硅基疏水改性试剂的具体配制方法为：
[0013]取十三氟辛基三甲氧基硅烷及3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷混合后加入SiO2，再加入乙酸混合后得到硅基疏水改性试剂。
[0014]进一步的，所述所述硅基亲水改性试剂的具体配制方法为：
[0015]所述硅基亲水改性试剂的配制方法为：配制TEOS乙醇溶液，将TEOS乙醇溶液加入氨水/乙醇溶液中，所述TEOS乙醇溶液浓度为0.2mol/L，氨水/乙醇溶液中氨水与乙醇的体积比分别为1﹕4。
[0016]进一步的，所述十三氟辛基三甲氧基硅烷及3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为3﹕1，乙酸浓度为0.025mol/L。
[0017]一种高效蒸发膜，所述蒸发膜包括亲水改性膜或亲水
‑
疏水夹心式改性膜，所述亲水改性膜上涂覆有硅基亲水改性试剂，并经等离子体处理器处理，所述亲水
‑
疏水夹心式改性膜上依次涂覆有硅基疏水改性试剂和硅基亲水改性试剂，并经等离子体处理器处理。
[0018]进一步的，所述硅基亲水改性试剂由氨水催化使正硅酸四乙酯在乙醇溶液中水解
‑
缩合配制而成，所述硅基疏水改性试剂由十三氟辛基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷及SiO2配制而成。
[0019]一种硅基疏水改性试剂，由十三氟辛基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷及SiO2配制而成。
[0020]一种硅基亲水改性试剂，由氨水催化使正硅酸四乙酯在乙醇溶液中水解
‑
缩合配制而成。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术提供了一种基于等离子体干法处理的高通量新型疏水
‑
亲水夹心式MD膜的制备方法，利用十三氟辛基三甲氧基硅烷及商用SiO2纳米颗粒配制成疏水改性试剂，利用氨水催化使正硅酸四乙酯(TEOS)在乙醇溶液中水解
‑
缩合配制成含有SiO2纳米颗粒的亲水改性试剂，并利用等离子体处理对亲水膜按照“先疏水再亲水”的顺序依次分步进行表面改性或对疏水膜表面直接进行亲水改性，制备孔道发达、分布均匀的亲水
‑
疏水夹心式MD膜，以进一步拓宽用于MD脱盐用膜的筛选范围并进一步提高现有商品膜的MD淡化能量效率及生产效率，满足含盐水淡化市场的现实需求；同时制备过程采用等离子体干法表面修饰则仅需这些单体分子为前体物，从而避免使用其他有机溶剂及其产生的环境问题，是一种绿色、清洁的材料表面改性技术。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术疏水MD膜、janus MD膜及亲水
‑
疏水夹心式MD膜示意图；
[0025]图2是本专利技术滤纸、浸涂疏水试剂次数及DBD等离子体处理对空气渗透压的影响：a)未处理滤纸，b)浸涂1次，c)浸涂2次，d)浸涂3次，e)浸涂一次+等离子体处理(24V，5min)。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效蒸发膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取亲水膜基材或疏水膜基材并洗净后，进行烘干，得到待修饰的亲水膜基材或疏水膜基材；将疏水膜基材直接浸入硅基亲水改性试剂进行均匀涂饰，烘干后置入等离子体处理器中进行处理，得到亲水改性膜；或将亲水膜基材浸入配制好的硅基疏水改性试剂中进行均匀涂饰并烘干，再用等离子体处理器进行处理后，将其浸入配制好的硅基亲水改性试剂中进行均匀浸涂并烘干，最后置入等离子体处理器中进行处理，得到亲水
‑
疏水夹心式改性膜；所述硅基疏水改性试剂由十三氟辛基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷及SiO2配制而成，亲水改性试剂由氨水催化使正硅酸四乙酯在乙醇溶液中水解
‑
缩合配制而成。2.根据权利要求1所述的一种高效蒸发膜的制备方法，其特征在于，所述亲水改性膜和亲水
‑
疏水夹心式改性膜均匀涂饰的判定方法为，通过测试其在雾气或空气环境中的负压曲线来检验涂层的均匀性。3.根据权利要求1所述的一种高效蒸发膜的制备方法，其特征在于，所述硅基疏水改性试剂的具体配制方法为：取十三氟辛基三甲氧基硅烷及3
‑
缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷混合后加入SiO2，再加入乙酸混合后得到硅基疏水改性试剂。4.根据权利要求1所述的一种高效蒸发膜的制备方法，其特征在于，所述所述硅基亲水改性试剂的具体配制方法为：配制TEOS乙醇溶液，将TEOS乙醇溶液加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，赫雨萍，刘德启，李岫锦，陈诺，王涛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：