[发明专利]一种疏水疏油复合膜及其制备方法和应用

说明书

针对目前超双疏改性方法存在的问题，本发明公开了一种疏水疏油复合膜及其制备方法和应用。通过将纳米颗粒接枝在膜表面构造稳定的微/纳米粗糙结构，实现抗污染、抗润湿的功能，具体步骤为：将表面羟基化改性后的疏水微孔膜清洗后浸入含酰氯的醚类或烷类溶液中浸泡；浸泡后与纳米颗粒悬浮液充分接触；清洗、干燥后制备得到疏水疏油复合膜。本发明制备的疏水疏油复合膜结构稳定，无需低表面能改性即可实现对水滴以及有机液滴的双重抗浸润性，制备工艺简单，反应条件温和，制备的复合膜可重复使用，具有一定的经济可行性。

技术领域

本发明涉及一种复合膜及其制备方法，具体涉及一种疏水疏油复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

膜蒸馏(MD)技术是将膜与蒸馏结合的分离技术。在非挥发性水溶液的膜蒸馏过程中，理论上只有水蒸汽能透过膜孔，对离子、大分子、胶体、细胞及其他非挥发性物质能达到100％的截留，因此可以直接获得类似蒸馏水的水质。基于此，膜蒸馏不仅在盐水分离中应用广泛，在高浓度难降解复杂体系的化工、印染、放射等有机废水的深度处理中也显示了独特的优势。但是，膜蒸馏在处理高盐和高有机物浓度废水时，废水中的无机污染物易在膜表面结晶、结垢，而有机污染物则会粘附、积聚在表面，这些都会导致膜污染和润湿，影响膜蒸馏效果和出水水质，处理过程中膜表面不断经历加压废水的冲刷，膜结构容易遭到破坏，无法清洗后重复利用，大大增加膜蒸馏处理成本。因此，提高膜材料的稳定性和抗污染、抗润湿性仍是膜蒸馏技术规模化应用的重点。

目前研究表明，通过接枝纳米颗粒构造微纳米粗糙表面、在膜上制备具有特殊规则结构的涂层和静电纺丝纳米纤维等方式制备的超疏水复合膜结构较稳定，能有效减少无机盐结垢。但是随着膜表面疏水性的提高，一些疏水性油类有机物也更容易吸附在膜表面，使超疏水结构失去作用。针对该问题，Li等发现采用构造微纳米结构加之低表面能改性得到的超疏水疏油复合膜可以弥补超疏水膜易吸附油类污染物的不足，但是低表面能改性用到的氟化剂价格较高，具有一定毒性，且该方法制备的膜存在膜蒸馏通量低的问题。鉴于此，有必要针对上述问题提出一种较为经济和环保的方法，制备出一种结构稳定，可以在不损失膜蒸馏通量的前提下兼具疏水疏油性的复合膜。

发明内容

针对目前超疏水复合膜容易吸附油类物质需要进行低表面能改性以及超疏水疏油改性过程中存在纳米粒子分散不均匀，影响基膜孔道结构，导致通量低和低表面能改性所用氟化剂成本高、存在毒性等问题，本发明提供了一种疏水疏油复合膜及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本发明提供一种疏水疏油复合膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将疏水微孔膜进行表面羟基化处理；

步骤2，将步骤1羟基化处理后的疏水微孔膜浸入含酰氯的醚类或烷类溶液中；

步骤3，制备纳米颗粒悬浮液；

步骤4，将步骤2浸泡后的疏水微孔膜浸入步骤3的悬浮液中，使膜与悬浮液充分接触，然后用水冲洗、晾干，即获得所述疏水疏油复合膜。

进一步，所述步骤1中的疏水微孔膜为PVDF膜、PTFE膜、PP膜、PVC膜或PES膜。

进一步，将疏水微孔膜进行表面羟基化处理的具体过程为：首先将疏水微孔膜置于强碱溶液中水浴加热使其表面羟基化，随后用水将膜表面残留的碱溶液冲洗干净。

更进一步，所述强碱溶液的浓度为2mol/L～12mol/L；所述水浴加热的温度为40℃～90℃，时间为1～6h。

进一步，所述步骤2中的酰氯为对苯二甲酰氯或1,3,5-苯三甲酰氯；醚为乙醚，烷为正己烷，酰氯在醚类或烷类溶液中的质量分数0.1-1％。

进一步，步骤1羟基化处理后的疏水微孔膜在含酰氯的醚类或烷类溶液中浸泡的温度为室温，浸泡时间为10～60min。