一种膜蒸馏用复合功能膜及其制备方法、应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111760465A(43)申请公布日2020.10.13(21)申请号202010707373.8(22)申请日2020.07.20(71)申请人河北工业大学地址300400天津市北辰区双口镇西平道5340号(72)发明人韩非王明洁田家宇(74)专利代理机构天津滨海科纬知识产权代理有限公司12211代理人刘莹(51)Int.Cl.B01D69/12(2006.01)B01D69/10(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D61/36(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种膜蒸馏用复合功能膜及其制备方法、应用(57)摘要本发明提供了一种膜蒸馏用复合功能膜及其制备方法、应用，所述复合功能膜依次包括疏水多孔支撑层、导热层以及导电层；其中疏水多孔支撑层为PVDF或PTFE疏水膜；所述导热层为多孔的铝质或铜质导热网；所述导电层为CNT涂层。采用本发明的膜，可将外部热源的热量通过该复合膜传递给冷进料液并产生热蒸汽，进而驱动膜蒸馏过程。摆脱传统膜蒸馏对热进料的依赖，并减少系统中的换热器的数量，同时，较低的进料温度对于缓解温度极化、提高膜通量和水回收率具有重要意义。CN111760465ACN111760465A权利要求书1/1页1.一种膜蒸馏用复合功能膜，其特征在于：依次包括疏水多孔支撑层、导热层以及导电层；其中疏水多孔支撑层为PVDF或PTFE疏水膜；所述导热层为多孔的铝质导热网或铜质导热网；所述导电层为CNT涂层。2.根据权利要求1所述的膜蒸馏用复合功能膜，其特征在于：复合功能膜的厚度为100-150μm；疏水多孔支撑层的厚度为30-60μm；所述导热层的厚度为60-90μm，且为250-300目；CNT层是以CNT溶液喷涂于导热层上的，CNT溶液的浓度是0.1-0.3g/L，喷涂量是0.5-1.0mg/cm2。3.根据权利要求1所述的膜蒸馏用复合功能膜，其特征在于：CNT层交联PVA。4.根据权利要求3所述的膜蒸馏用复合功能膜，其特征在于：PVA溶液喷涂于CNT层上，且PVA溶液的质量分数为0.05％-0.2％；喷涂量为0.005-0.01mg/cm2。5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的膜蒸馏用复合功能膜的方法，其特征在于：包括如下步骤，1)将铝质导热网或铜质导热网以点粘的形式粘贴至疏水多孔支撑层上；2)配制CNT清液，向去离子水中加入CNT粉末和十二烷基苯磺酸钠，将所得混合液超声处理10-30min，再以11000-15000rpm的速度离心10-20min，收集CNT清液备用；其中CNT粉末的加入量为0.1-0.3g/L，十二烷基苯磺酸钠的加入量为1-3g/L；3)向步骤1)所得膜表面喷涂CNT清液，喷涂量为0.5-1.0mg/cm2；4)再向步骤3)所得膜表面喷涂PVA溶液，喷涂量为0.005-0.01mg/cm2；5)将经过步骤4)处理的膜，用去离子水洗涤1-2h以除去十二烷基苯磺酸钠，然后将膜在90-95℃的烘箱中干燥10-15min；6)将干燥后的膜浸入质量分数0.5％-1％的戊二醛和质量分数1％-2％的盐酸溶液中，在70-75℃下加热1-2h；7)将膜取出，在90-95℃下干燥10-15min即制得复合膜。6.根据权利要求1～4任一项所述的膜蒸馏用复合功能膜或如权利要求5所述的制备方法制备的膜蒸馏用复合功能膜在膜蒸馏设备或蒸馏工艺中的应用。7.一种利用如权利要求1～4任一项所述的膜蒸馏用复合功能膜或如权利要求5所述的制备方法制备的膜蒸馏用复合功能膜进行膜蒸馏的方法，其特征在于：将外部热源与复合功能膜的导热层紧密接触，通过外部电源向复合功能膜的导电层施加直流电；进料液为冷料液。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：外部热源为加热棒或加热板，其加热的温度是100-300℃。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：外部电源施加的直流电的电压为0-2V。2CN111760465A说明书1/5页一种膜蒸馏用复合功能膜及其制备方法、应用技术领域[0001]本发明属于膜蒸馏技术领域，尤其是涉及一种膜蒸馏用复合功能膜及其制备方法、应用。背景技术[0002]目前，膜蒸馏(MD)在运行中均需要加热进料以获得蒸汽压驱动力。然而，当热料液产生蒸汽透过膜后，其在膜表面将迅速降温，即产生温度极化现象，这可使蒸汽压的驱动力降低一半，从而造成膜通量显著下降，极大地限制了系统的水回收率。直接在膜/盐水界面处提供水蒸发所需的热能可以显著降低能量强度，有望摆脱MD对热进料的依赖，从根源上降低温度极化的影响。因此，亟需开发出能够加热冷料液的复合膜，用于改进膜蒸馏工艺。[0003]美国