[发明专利]一种针对工业污染海水的淡化复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别地，涉及一种针对工业污染海水的淡化复合膜及其制备方法。

背景技术

随着地球上人口的增多，再加上淡水湖、河、地下水等淡水资源的污染，淡水资源非常紧缺，如不引起重视，不就将来导致整个人类缺水。而海洋中拥有无以量计的水源，如果能够对其进行淡化利用，无疑将彻底改变目前缺淡水的局面。

目前所用的海水淡化方法主要有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，其中，应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。其中，蒸馏法存在成本高、耗能高的技术缺陷。而反渗透膜法存在海水盐分去除率相对较低的技术缺陷。

如专利201410080407.X公开了一种负载氧化石墨烯纳米薄片的聚酰胺薄膜及其制备方法和应用，该发明的负载氧化石墨烯纳米薄片的聚酰胺薄膜的制备方法包括以下步骤：1)制备石墨烯；2)制备石墨烯氧化物；3)制备聚酰胺/聚砜中空纤维复合膜；4)复合膜表面功能化。该发明具有以下优点：通过在聚酰胺薄膜表面负载石墨烯氧化物，使得该种薄膜对细菌生长的抑制效果不会随时间增长而减弱，不会影响聚酰胺薄膜本身的渗透性与过滤能力，减少了薄膜的清洗次数，延长了薄膜的使用寿命；与现有技术中石墨烯氧化物置于聚酰胺膜内相比，减少了石墨烯氧化物的使用量，降低了生产成本，能够广泛的用于海水淡化与污水再生处理，有良好的应用前景。

但是上述专利中氧化石墨烯的主要作用是抑菌，其本身并不是过滤海水使其淡化的主要介质。在淡化率上来说并不突出。

此外，现有技术中针对淡化水对象的均是较为纯净的海水。但是随着现代化工业的发展，海洋污染也越来越严重。因此如果能够对受到工业污染的海水直接进行淡化，就能够省去中间环节，降低成本，提高效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种针对工业污染海水的淡化复合膜及其制备方法。本发明的淡化复合膜能够直接对受工业污染的海水进行淡化，能够过滤海水中重金属、油脂以及其他污染物；此外其以石墨烯氧化物为主要过滤介质，过滤而得的淡化水脱盐率高，同时该淡化复合膜的表面抗污性强，不易被堵塞，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明提供了一种针对工业污染海水的淡化复合膜，按过滤方向依次包括微孔陶瓷层、石墨烯氧化物层和二氧化硅气相层。

其中，所述微孔陶瓷层的平均过滤孔径为5-20微米；该微孔陶瓷层由陶瓷浆料固化而成，所述陶瓷浆料包括以下重量份的物质组成：陶瓷微粉20-40份、煅烧鱼骨粉10-20份、煅烧蟹壳粉10-20份、埃洛石纳米管粉10-20份、氧化铝微粉10-20份、正硅酸四乙酯90-110份、钛酸丁酯20-30份、聚酰亚胺树脂50-70份、丙烯酸[N-甲基全氟丁烷磺酰胺基]乙酯5-15份、苯基三甲氧基硅烷40-50份、N-甲基吡咯烷酮40-50份、水10-20份；

所述石墨烯氧化物层的平均过滤孔径为1-5纳米；

所述二氧化硅气相层的平均过滤孔径大于20微米。

本发明的淡化复合膜，为三层复合结构。

其中，作为进水面的微孔陶瓷层，其滤孔较大，一方面作用是用于吸附受污染海水中高浓度的重金属、油污以及其他污染物；起到粗滤效果；另一方面为石墨烯氧化物层抵挡大量的有机、无机颗粒杂质，防止这些杂质附着于石墨烯氧化物层表面而使其滤孔堵塞、过滤效率降低。微孔陶瓷层起到“容尘”作用。微孔陶瓷层的滤孔不宜过小，否则会影响复合淡化膜的通水量。

上述的陶瓷浆料具有以下有益效果：

1、煅烧鱼骨粉和煅烧蟹壳粉的骨架中含有大量的微米级孔隙，埃洛石纳米管具有中空管道，上述三者均具有较高的比表面积，对于重金属、有机污染物等具有出色的吸附性。此外，鱼骨粉和蟹壳粉来源广泛，成本低，有利于废物再利用。

2、本发明的陶瓷浆料中复合有有机树脂，在聚酰亚胺树脂和丙烯酸[N-甲基全氟丁烷磺酰胺基]乙酯中加入正硅酸四乙酯、钛酸丁酯作为先驱体，发生水解后在聚酰亚胺树脂和丙烯酸[N-甲基全氟丁烷磺酰胺基]乙酯的分子结构中原位生成无机网络，从而形成有机物/无机物互穿网络结构，能够使得无机物的分散性更好。

3、聚酰亚胺树脂的作用是能够与石墨烯氧化物发生很好的交联，使得石墨烯氧化物层不易脱落。

4、丙烯酸[N-甲基全氟丁烷磺酰胺基]乙酯含有氟，具有很低的表面能，抗污能力强，淡化膜在长时间使用时，使得海水中的有机物不易附着于膜表面而造成滤孔堵塞。