[发明专利]一种多孔膜的超疏水疏油改性方法

说明书

一种多孔膜的超疏水疏油改性方法，属于分离膜技术领域。基于自清洁的仿生原理，将具有低表面能的氟硅烷修饰的SiO₂纳米颗粒分散在有机溶液制成均匀的分散液，通过动态过滤的方法对多孔膜进行超疏水疏油改性，制备出稳定性较好的双疏复合膜。此双疏复合膜表面的水接触角可达167.3±1°，二碘甲烷的接触角可达145.9±1°，呈现出良好的双疏性。无需借助任何复杂设备，工艺简单易行，制备周期短，所制备的膜通量高，抗污染性好。

技术领域：

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种多孔膜的超疏水疏油改性方法，本发明制备的疏水疏油复合膜适用于含油性物质、腐殖质类或表面活性剂等有机物的盐溶液的膜蒸馏中。

背景技术

膜蒸馏是一种结合膜技术和蒸馏技术的新型脱盐技术。相比传统的蒸馏过程，它具有运行压力低、操作温度低、分离效率高等优点。膜蒸馏在海水苦咸水的淡化、果汁液体食品的浓缩、废水处理等方面应用非常广泛。膜蒸馏技术在工业应用的某些方面有着很大的优势，但是到目前为止还没有进行大规模工业化应用的报道，这主要是受限于膜材料以及膜污染这两个方面的制约。膜蒸馏用膜一方面要求有一定的疏水性以利于膜蒸馏过程的进行，另一方面要求其具有较高的孔隙率和适宜的孔结构，还要求膜应具有良好的机械强度。膜的污染问题普遍存在于各类膜过程中，是制约膜技术工业应用的主要原因之一，也是限制膜蒸馏工业化应用的一个重要因素。因此，对疏水膜进行改性制备出耐污染的复合膜，是防止膜污染的有效措施之一,同时对膜蒸馏技术的工业化和进一步推广应用是尤为重要的。

膜蒸馏普遍应用之一是处理生活或工业污水，一般地，大部分污水中含有蛋白类、生物类、油性物质等有机污染物以及表面活性剂，这些易产生膜污染及润湿问题，因此选用耐污染和抗润湿性能较好的膜蒸馏用膜是尤为重要的。

近年来，人们对材料的要求已从单一特性转换到多种功能共存，随之，双疏表面，超双疏表面应运而生。双疏表面是指同时具有疏水、疏油性的一类表面，即与水、油的接触角大于90°的表面。超双疏表面是指与水、油的接触角大于150°。双疏表面虽然比疏水、疏油表面更为复杂，但它将疏水、疏油表面各自的特性集于一身除防污染，自清洁等基本性能外，还在防水防油涂料、石油管道内壁的防腐等方面有着广泛的应用前景。

相对于构筑疏水、疏油表面，双疏或超双疏表面的制备及构筑显得更为困难，研究表明，材料表面的润湿性是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的，故双疏或超双疏表面主要由两种方法获得：一是在低表面能物质上构建纳微复合结构，一般采用无机纳米粒子来构筑粗糙表面；二是利用低表面能物质修饰具有粗糙结构的表面，即在材料表面修饰一层含氟化合物或含氟聚合物。

制备双疏/超双疏表面的方法很多，目前，也有很多专利文献报道。如申请号为01110291.8的中国专利申请中提出了一种用化学气相沉积方法制备具有超双疏性能的阵列结构薄膜，但该工艺比较苛刻，不易于工业化生产应用。

申请号为201110266897.9的中国专利申请提出了一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，并且使用时候需要共混组装反应，工艺比较复杂。

专利201110373304.9提出了利用原子转移自由基聚合在氨基改性无机微球表面接枝可交联单体和含氟单体得到可交联的超双疏性微球，该含氟微球组装成膜得到超双疏表面性能优异，不仅具有较好的疏水疏油接触角，同时具有很好的耐酸碱性，也有较好的耐候性。但是该方法的处理过程较为繁琐，对试剂、设备要求较高，而且含氟微球需要分散在含氟溶剂中，表面也没有粘结性基团，因此粘接性也不是很强。