[发明专利]一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光热效应可用于膜蒸馏领域的超疏水疏油膜的制备方法，将多孔膜基底置于含有多巴胺的缓冲溶液中，得到聚合多巴胺修饰的膜材料；其次，用硝酸银溶液处理含有多巴胺涂层的膜材料，构筑粗糙结构；最后采用低表面能物质进行氟化处理，降低材料表面能，即得具有微纳米分层结构和光热效应的超疏水疏油分离膜。本发明主要用于解决膜蒸馏领域膜通量低、膜污染现象严重等问题。本发明操作简单，易于实现，不会破坏膜材料的结构，且能够提高膜通量和改善膜污染现象，具有实际应用价值。

技术领域

本发明属于超疏水界面材料领域，具体涉及一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法。

背景技术

膜蒸馏过程可以利用低级能量、废热、太阳能、地热等对生产优质水，以解决目前淡水资源匮乏、水污染现象严重等问题。但是，膜蒸馏过程存在着一些缺陷限制了其发展。比较突出的问题是随着膜蒸馏过程的进行，膜污染、膜润湿现象严重。无机或有机污染层覆盖在膜表面或堵塞膜孔，导致温差极化，膜通量衰减、截留率降低、水质下降等问题。目前解决膜污染、膜润湿等问题主要是通过提高膜表面疏水性的方法。

国内外研究人员进行了大量的探索研究，CN 106823857 A公开了一种膜蒸馏用PVDF-HFP疏水膜的制备方法，该方法首先将PVDF-HFP与稀释剂混合均匀，升温，待PVDF-HFP溶解后，溶解温度下搅拌一段时间，保温静置，之后刮膜，并将其置于水或乙醇中使膜自然脱落，冷冻干燥即得PVDF-HFP疏水膜。CN 103263856 B公开了一种膜蒸馏用静电纺丝疏水纳米纤维多孔膜的制备方法，该方法通过将疏水性功能聚合物材料溶于溶剂中，得到聚合物纺丝溶液，之后进行静电纺丝制膜，得到疏水纳米纤维多孔膜。虽然疏水性得到了很大的提高，但是疏油效果并未明显改善。随着膜蒸馏过程长时间的运行，有机污染物依旧会沉积或渗入膜孔。另外，虽然改性膜抗无机污染物性能得到改善，但由于膜孔径、孔隙率的降低以及膜厚度的增加，膜通量下降幅度较大。因此，发明一种能够在保持膜通量不变或者提高的情况下同时抵抗有机无机污染物且的超疏水疏油分离膜具有重要意义。

本发明采用浸没法制备超疏水疏油涂层。该方法首先利用生物胶多巴胺对多孔膜基底材料进行功能化，之后采用原位法将纳米银颗粒沉积到涂有生物胶的基底材料表面，构筑粗糙结构，并赋予基底材料光热效应，最后氟化处理得到超疏水疏油膜。改性前后多孔膜基底材料的孔径、厚度、孔隙率并无明显变化，疏水性、疏油性增强，膜通量提高，抗有机、无机污染物效果明显得到改善。该法操作简单，污染小，尤其适合材料界面改性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术制备的超疏水膜抗有机污染效果差、涂覆改性膜通量低、制备工艺复杂、环境污染严重等问题，而提供一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明按照以下步骤实现：

一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤

⑴多巴胺修饰：将经过预处理的微孔膜置于含有2.65mM-10.6mM多巴胺和0-19.6mM氧化剂的缓冲液中，在5-50℃反应0.5-2h，水冲洗，烘干即得聚合多巴胺修饰的微孔膜；

⑵银沉积：将聚合多巴胺修饰的微孔膜置于硝酸银溶液中，遮光反应，反应后用去离子水冲洗，烘干即得微纳米分层结构的微孔膜；

⑶氟化处理：用10mM-50mM低表面能聚合物对沉积有纳米银颗粒的微孔膜进行反应，烘干即得具有光热效应的超疏水疏油膜。

而且，所述步骤⑴中的微孔膜为有机高分子膜和无机陶瓷膜，包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲氧基硅氧烷、聚砜、聚醚砜、PEEK、芳香聚酰胺、聚丙烯晴微孔膜或上述膜的复合膜。

而且，所述步骤⑴中预处理的微孔膜的处理方法为：将微孔膜在小分量有机溶剂中浸泡清洗，小分量有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的至少一种或两种及以上的混合物。