[发明专利]一种热稳定、超疏水的陶瓷-碳纳米管复合膜及其膜蒸馏水处理应用

权利要求书

1.一种热稳定、超疏水陶瓷-碳纳米管复合膜的应用，其特征在于：该复合膜是以尖晶石中空纤维陶瓷膜为载体，以碳纳米管完全覆盖载体的复合结构为膜结构；该复合膜的纯水接触角为160-170°，液体浸润压力为2-2.5bar，气体通量为25-35m³·m^-2·h^-1；所述复合膜的制备方法如下：

（1）将作为载体的尖晶石中空纤维陶瓷膜用无水乙醇清洗浸泡10-20min，然后用纯水冲洗，并于60-70℃干燥1h，得到处理后的尖晶石中空纤维陶瓷膜；

（2）将Ni(NO₃)₂配制成25-35%质量浓度的溶液，用真空浸渍涂覆的方法将Ni(NO₃)₂溶液涂覆在处理好的载体上，90-110℃干燥2h后置于马弗炉中于500-600℃焙烧2-4h，得到负载NiO催化剂的尖晶石中空纤维陶瓷膜；

（3）将负载NiO催化剂的尖晶石中空纤维陶瓷膜置于石英反应管中，向石英反应管中通入N₂和H₂于500-550℃还原催化剂1h，所述N₂的流速为10-30ml/min，H₂的流速为10-30ml/min；然后升温至反应温度650-680℃，将气流切换为20-30ml/min的CH₄，反应3-5h后，得到碳纳米管完全覆盖的复合膜；

该复合膜应用于海水淡化的膜蒸馏中，具体包括以下步骤：

第一步：称取NaCl加入纯水中，配制成浓度为35g·L^-1的NaCl溶液作为模拟的海水；

第二步：将碳纳米管完全覆盖的复合膜固定在直接接触膜蒸馏装置上，热水侧的溶液为35g·L^-1的NaCl溶液，其温度为80℃；冷水侧采用去离子水，其温度为20℃；定期检测冷水侧质量的变化，计算膜的渗透通量。

2.一种热稳定、超疏水陶瓷-碳纳米管复合膜的应用，其特征在于：该复合膜是以尖晶石中空纤维陶瓷膜为载体，以碳纳米管完全覆盖载体的复合结构为膜结构；该复合膜的纯水接触角为160-170°，液体浸润压力为2-2.5bar，气体通量为25-35m³·m^-2·h^-1；所述复合膜的制备方法如下：

（1）将作为载体的尖晶石中空纤维陶瓷膜用无水乙醇清洗浸泡10-20min，然后用纯水冲洗，并于60-70℃干燥1h，得到处理后的尖晶石中空纤维陶瓷膜；

（2）将Ni(NO₃)₂配制成25-35%质量浓度的溶液，用真空浸渍涂覆的方法将Ni(NO₃)₂溶液涂覆在处理好的载体上，90-110℃干燥2h后置于马弗炉中于500-600℃焙烧2-4h，得到负载NiO催化剂的尖晶石中空纤维陶瓷膜；

（3）将负载NiO催化剂的尖晶石中空纤维陶瓷膜置于石英反应管中，向石英反应管中通入N₂和H₂于500-550℃还原催化剂1h，所述N₂的流速为10-30ml/min，H₂的流速为10-30ml/min；然后升温至反应温度650-680℃，将气流切换为20-30ml/min的CH₄，反应3-5h后，得到碳纳米管完全覆盖的复合膜；

该复合膜应用于高盐废水零排放的膜蒸馏中，具体包括以下步骤：

第一步：称取NaCl加入纯水中，配制成浓度为70g·L^-1的NaCl溶液作为高盐水；

第二步：将该复合膜固定在直接接触膜蒸馏装置上，热水侧采用70g·L^-1的NaCl，其温度为80℃；冷水侧为去离子水，温度为20℃；通过定期检测冷水侧质量的变化，计算膜的渗透通量。