[发明专利]一种海水淡化微纳米膜材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种海水淡化微纳米膜材料、其制备方法及应用。所述海水淡化微纳米膜材料包括支撑层以及设置于支撑层上的碳基‑纳米粒子杂化薄膜层。所述制备方法包括：将碳基材料分散液转移至第二液相体系的液面上，之后进行毛细挤压，形成碳基材料薄膜层；再将碳基材料薄膜层转移至纳米粒子溶液体系中，并进行蒸发沉积，使多个纳米粒子沉积在碳基材料薄膜层上，形成碳基‑纳米粒子杂化薄膜层，之后采用毛细力辅助界面转移方法将其转移至支撑层表面，获得海水淡化微纳米膜材料。本发明的海水淡化膜材料具有高淡化率、高截留率、抑菌等优点，同时制备工艺简单，不需要昂贵和复杂的实验设备，且不会对周围环境造成不利影响，能满足工业化生产需求。

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料，特别涉及到一种海水淡化微纳米膜材料及其制备方法与应用，属于膜材料技术和海水淡化领域。

背景技术

水是生命的源泉，是支撑经济、社会发展的必需资源。随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断推进，水资源总量短缺和时空匹配矛盾日益突出，特别在沿海地区和海岛，水资源缺乏已成为制约经济社会发展的瓶颈之一。全球超过十亿人缺乏淡水，相关学者推算，到2025年将有三分之二的世界人口面临缺乏淡水。与此同时，海水资源非常丰富，如何将海水淡化成饮用水是人类一直追求的目的。海水淡化作为稳定的水资源增量技术，是解决我国沿海和临海地区水资源供需矛盾、优化水资源结构和保障供水安全的重要战略选择。

常用的海水淡化途径过滤法，但是从经济效益方面考虑，其的所需的过滤膜需经常更换，成本高、技术难度大、耗能大、经济负担重，从海水处理的效果考虑，其依旧存在膜结垢、脱硼效率低(海水中硼的浓度为4-7mg/L，其具有再生性毒性)和细菌腐蚀等问题，严重制约其发展。

专利CN104941461A公布了一种海水淡化用纳滤膜及其制备方法，其结构包括无纺布层、聚砜多孔支撑层、超薄多孔过渡层和聚酰胺交联网络脱盐层；在聚砜多孔支撑层和聚酰胺交联网络脱盐层之间具有厚度为5-10μm的超薄多孔过渡层；还涉及纳滤膜的制备方法，包括聚砜多孔支撑层的制备、超薄多孔过渡层的制备、聚酰胺交联网络脱盐层的制备步骤。与本技术相比，制备方法有明显差异，从效果而言并未提及到硼元素的处理。另外，在纳滤膜的制备过程中采用大量的有机溶剂，在解决海水淡化问题的同时带来了水的二次污染，增加处理成本。

专利CN107812452A公布了一种海水淡化膜及其制备方法，包括以下步骤：A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；所述物料为：纳米级二氧化锰；碳纳米管；纳米级导电黑粒；C、将步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分离20～40min，得到纳米混合物；D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；其中，上述的溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种。与本技术相比，制备方法有明显差异，另外，其成分复杂，制备过程繁琐，并且使用的有机溶剂依旧会产生二次水体污染的问题，这制约着海水淡化膜材料的发展。

德克萨斯大学奥斯汀分校的余桂华等人发展了一种具有分级纳米结构的凝胶用于海水蒸发，其蒸发效率在一个太阳下能够达到3.2kg/m²/h，但是其的材料强度仅有10⁴Pa,并且制备过程要经过10次冷冻干燥，比较复杂(Nature Nanotechnology，2018，13，489–495)。

南京大学朱嘉教授课题组利用海水蒸发过程中的所产生的蒸汽放出的热量，将收集容器中的灭菌(Advanced Materials，DOI:10.1002/adma.201805159)，但是，其对海水中的细菌没有抑制作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水淡化微纳米膜材料，以克服现有技术的不足。

本发明的又一目的在于提供所述海水淡化微纳米膜材料的制备方法。

本发明的还有一目的在于提供所述海水淡化微纳米膜材料的应用。