【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高盐水处理领域，具体涉及一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法。
技术介绍
1、高盐废水是目前水处理领域的难点。目前广泛应用的反渗透脱盐技术，仅能处理盐度不高于100000mg/l的废水，同时会产生大量更高盐度的浓水难以处置。热法脱盐技术(如多效蒸馏等)虽然可以对高盐废水进行深度浓缩至趋零排放，但其高占地及能耗大等问题限制了其进一步地推广和应用。膜蒸馏是热法与膜法相结合的一种技术，利用疏水膜两侧的蒸气压差为驱动力，完成废水的浓缩与高品质产水。因此膜蒸馏具有可利用低品位热源(如太阳能、地热、工业余热或废热等)、盐耐受性高、产水水质好优势，在高盐废水处理领域具有广泛的应用前景。
2、但是膜蒸馏处理高盐废水过程中，随着废水盐度的升高，废水中无机盐的析出很容易造成膜孔的堵塞。同时，由于常规疏水膜表面微孔的存在，沉积在膜表面的盐晶体还会向膜孔内生长，形成的巨大晶体生长压力会进一步破坏膜孔结构，最终使疏水分离膜丧失截留效能。为了提高膜蒸馏处理高盐废水过程的稳定与长效，已发展出具有致密抗污层的复合结构蒸馏膜。复合膜表面的致密抗污层(如聚乙烯醇凝胶层等)可起到截留污染物，防止疏水分离层污染的效果。为了保证膜的透水效能，致密表面层一般具有较高的亲水性，这也导致了亲水表层与疏水分离层较差的相容性，在长时间的运行过程中，表面层很容易发生脱离与破损，严重影响膜效能的稳定。此外，表面层的致密性通常也会增大水传质阻力，使所形成的复合膜水通量发生较大的折损。发展高稳定、高通透抗盐垢复合蒸馏膜可极大推进膜蒸馏的工业化应
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决复合结构蒸馏膜疏水性分离层与亲水性表面抗污层相容性差的问题，提供一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，该方法通过表面活性剂调控表面致密抗污层前驱液的表面张力，使抗污层前驱液在固化前部分渗入膜孔，固化后的抗污层在疏水分离层表面孔隙处会形成嵌入式的机械互锁结构，显著提高表面抗污层的机械稳定性，同时，表面活性剂分子的融入还可大幅降低表面致密层的水传质阻力，具体通过减小水扩散传质距离，提升蒸发界面中间态水的比例，降低水蒸发焓，从而加速界面水的蒸发过程，最终使表面活性剂调控复合蒸馏膜在高效抗盐垢的同时兼具有较高的水通量(可高出疏水膜基底约25％)和产水水质(电导率小于2μs cm-1)。本专利技术所制备的表面活性剂调控复合蒸馏膜可高效稳定地实现对高盐水的深度浓缩与回用，具有广泛的应用前景。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，所述方法为：
4、步骤一：采用大分子量高醇解度醇类聚合物(分子量：20k～200k，醇解度80％～99％)作为溶质，配置质量浓度为1～3％的水溶液，作为表面致密凝胶层前驱液，超声混合1～5min；
5、步骤二：将醛类交联剂加入步骤一所配溶液，控制交联剂与聚合物的质量比为1～5：10，采用浓硫酸调控溶液ph≤1，超声混合1～3min；
6、步骤三：将表面活性剂加入步骤二所得溶液，控制表面活性剂物质的量浓度为1～4mm，超声混合10～30s；
7、步骤四：将步骤三所得溶液在3分钟内迅速且均匀地涂覆在疏水微孔膜表面，控制液层厚度为10～20微米，置于通风处，进行自然风干与交联过程12～24h，形成的表面致密凝胶层厚度约0.5～1.5μm；步骤三配制的溶液大概在3分钟内会开始发生凝胶化反应，溶液粘度会显著增大，从而影响涂覆的均匀性以及表面凝胶层向膜孔的渗入程度，不利于形成稳定结构的复合膜，所以要在三分钟内迅速且均匀地进行涂敷。
8、步骤五：将步骤四制备的复合膜表面致密凝胶层朝下漂浮在60℃热水中进行后处理2h，去除表面层内残留的未反应物质，同时提高表面致密凝胶层内的聚合物链的水合程度，即得到高稳定高通透抗盐垢复合蒸馏膜。
9、进一步地，步骤一中，所述聚合物为聚乙烯醇，分子量为50k～200k，醇解度为80％～99％。
10、进一步地，步骤二中，所述醛类交联剂为戊二醛或乙二醛。
11、进一步地，步骤三中，所述表面活性剂为烷基苯磺酸钠、季铵化合物或吐温中的一种。
12、进一步地，步骤四中，所述疏水微孔膜为由聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯通过相转化法或静电纺丝法制备得到，平均孔径为0.1～1微米。
13、本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
14、1.本专利技术制备的复合膜在表面活性剂的调控下，表面致密抗垢层会部分渗入膜孔，与微孔疏水基体形成嵌入式机械互锁结构，显著提高表面层的机械稳定性，避免膜蒸馏运行过程中的脱离与破损问题，维持膜蒸馏处理高盐废水的长效与稳定。
15、2.本专利技术制备的复合膜具有比疏水基体更高的水通量(约25％)，其主要原因有：(1)表面层部分渗入形成的凹陷结构显著降低了水分子的扩散传质距离，减弱了水的扩散传质阻力；(2)嵌入式形貌产生了更大的蒸发界面，同时，表面活性剂的掺杂使凝胶界面水分子状态发生了部分转变，中间态水的比例显著增大，水分子蒸发焓降低，两者共同作用提升了水分子在表面层/疏水分离层界面的蒸发效率。
16、3.本专利技术制备的复合膜表面光滑无孔，对硫酸钙或氯化钠等晶体型盐垢具有高效抗粘附性，同时大幅减弱了固体盐垢对膜表面的机械摩擦损伤问题，可高效稳定地实现对高盐水的极限浓缩与高品质产水。此外，制备过程简单，成本低廉，可实现工业化生产。
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1.一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：所述方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤一中，所述聚合物为聚乙烯醇，分子量为50k～200k，醇解度为80％～99％。
3.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤二中，所述醛类交联剂为戊二醛或乙二醛。
4.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤三中，所述表面活性剂为烷基苯磺酸钠、季铵化合物或吐温中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤四中，所述疏水微孔膜为由聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯通过相转化法或静电纺丝法制备得到，平均孔径为0.1～1微米。
【技术特征摘要】
1.一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：所述方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤一中，所述聚合物为聚乙烯醇，分子量为50k～200k，醇解度为80％～99％。
3.根据权利要求1所述的一种基于表面活性剂调控的高稳定抗盐垢复合蒸馏膜制备方法，其特征在于：步骤二中，所述醛类交联剂为戊二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王沛志，王威，程嘉伟，程巍，马军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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