[发明专利]便携式光热海水淡化中空纤维膜、制备方法、装置及应用

说明书

本发明公开了一种便携式光热海水淡化中空纤维膜、制备方法、装置及应用，所述的制备方法，包括步骤1)：将亲水聚合物、纳米颗粒分散溶解于pH为8.5的缓冲溶液中配置为均一溶液，其中，亲水聚合物：纳米颗粒为1～20:0～20，以均一溶液循环冲刷中空纤维膜1～24h，清洗烘干后备用，制得内表面超亲水中空纤维膜；步骤2)：将步骤1)中得到的内表面超亲水中空纤维膜置于0.1～20wt％的光热改性材料溶液氛围中通过表面吸附、表面气相沉积、表面交联固定、抽滤和/或涂覆改性方式处理1～24h，制得兼具内表面超亲水、外表面光热功能中空纤维膜。本发明选择三维中空纤维膜作为基材，通过内/外表面改性得到的光热海水淡化中空纤维膜可以实现光热海水淡化。

技术领域

本发明涉及光热转换技术领域，特别是涉及一种便携式光热海水淡化中空纤维膜及其制备方法、装置与应用。

背景技术

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，然而目前仅存在于河流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足0.36％。我国海岸线长，一些岛屿、沿海盐碱地区以及内陆苦咸水地区均属于缺乏淡水的地区，人们由于长期饮用不符合卫生标准的水，产生了各种病症，直接影响着身体健康和当地的经济建设。因此，进行海水及苦咸水淡化已成为扩大淡水来源的有效途径。

目前，对海水或苦咸水进行淡化处理的方法较多，如常规蒸馏法、离子交换法、渗析技术、反渗透膜技术及冷冻法等。然而这些方法需要大型基础设施或需要消耗大量的染料、电力外，还会对空气造成一定的污染乃至温室效应。众所周知，太阳能具有绿色无污染、可再生的优势，太阳能海水淡化技术应运而生且在海水或苦咸水淡化领域取得了广泛应用。专利CN 109399606 A公开了一种高效光热转换效率的碳点-氮掺杂改性光热泡沫材料；专利CN 111286067 A公开了聚多巴胺-纤维素纳米纤丝光热转化复合膜，首先制备纤维素纳米纤丝基膜，然后进入多巴胺、氨水/乙醇/水体系或者三羟甲基氨基甲烷体系聚合制备；随后，专利CN 110898451 A公开了一种基于包含漂浮/隔热层、富水多孔层、贫水多孔层、光热转化层四层结构的高效光热水蒸发的方法与装置。然而，以上光热材料及装置在使用过程中均利用二维光热转换表面进行光热转换来实现水蒸发，这导致光热效率较低，同时因体积较大、重量大等因素大大限制了其广泛使用。专利CN111573780A公开了一种中空纤维光热膜装备及其制备方法与应用，以及水处理设备，主要是将中空纤维膜体的两端分别插入所述支撑体并穿出所述支撑体的表面实现，然而，该光热膜装备并没有最大程度发挥中空纤维膜的比表面积优势，而且两端均插入水体内，热损耗不可避免。因此，如何通过新型膜技术设计实现单位有效面积内的高效海水淡化，仍是当前亟待解决的社会难题。随着经济和工业的快速发展，多媒介净化迫在眉睫。例如，含油废水、溶剂的直接排放会严重危害人类的生活及生命健康。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种便携式光热海水淡化中空纤维膜的制备方法和光热海水淡化中空纤维膜。

一种便携式光热海水淡化中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：将亲水聚合物、纳米颗粒分散溶解于pH为8.5的缓冲溶液中配置为均一溶液，其中，亲水聚合物：纳米颗粒为1～20:0～20，以均一溶液循环冲刷中空纤维膜1～24h，清洗烘干后备用，制得内表面超亲水中空纤维膜；

步骤2)：将步骤1)中得到的内表面超亲水中空纤维膜置于0.1～20wt％的光热改性材料溶液氛围中通过表面吸附、表面气相沉积、表面交联固定、抽滤和/或涂覆改性方式处理1～24h，制得兼具内表面超亲水、外表面光热功能中空纤维膜，清洗烘干后备用。

优选的，还包括步骤3)：将步骤2)中得到的内表面超亲水、外表面光热功能中空纤维膜浸泡于0.1～20wt％的疏水性聚合物溶液中进行疏水外表面构建，清洗烘干后得到所述光热海水淡化中空纤维膜。