[发明专利]一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法，本发明首先对疏水微孔膜进行表面亲水改性，然后通过在聚乙烯醇溶液中添加单宁酸，利用该溶液对亲水改性的疏水微孔膜进行涂覆，得到同时具有抗油污染和耐表面活性剂润湿效果的复合膜蒸馏膜，实现了膜蒸馏性能的综合提升，保障高渗透通量和截盐率的同时获得优异的抗污染、抗润湿性能，对于含表面活性剂稳定的油乳液的高盐溶液具有优异的处理效果,具备良好的结构稳定性和耐久性，有利于其在实际高盐废水处理中的应用，并且原料来源广，工艺绿色环保，制备成本低，有利于在膜蒸馏领域的规模化生产和市场推广应用。

技术领域

本发明属于膜蒸馏技术领域，具体涉及一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)，一种基于膜法与热法的脱盐技术，以疏水微孔膜作为分离屏障，以膜两侧料液温度差产生的蒸汽压差作为传质推动力，推动水蒸汽透过膜，在渗透侧经冷凝得到超纯水，实现进料液中不挥发性溶质与水的分离。与先进的水处理技术，如反渗透(RO)、低温多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)相比，膜蒸馏工作温度低，能够利用工业余热、太阳能、地热能等低品位热源，能耗低；对进料液盐浓度不敏感，能够突破RO处理溶液的盐浓度上限(70000mg L^-1)；通过相变实现分离，理论脱盐率高达100％；设备简单可模块化，投资成本低。然而，作为膜蒸馏技术的核心，疏水微孔膜在处理复杂高盐废水时主要面临着膜污染和膜润湿挑战，大大限制了膜蒸馏技术的进一步应用。

膜污染主要由进料液中的有机污染物，如蛋白质、油滴等造成，其能够通过疏水-疏水相互作用，附着在疏水微孔膜表面和孔道内部，堵塞膜孔，从而导致膜渗透通量的大幅度降低。膜润湿主要由进料液中的低表面能物质或两亲类物质引发，特别是表面活性剂，广泛存在于各类废水中，能够降低料液的表面张力，降低膜的液体进入压力(LEP)，使得进料液直接透过膜孔，造成截盐大幅度下降和工艺失败。因此，膜污染和膜润湿是膜蒸馏膜在使用过程中亟需解决的瓶颈问题。

针对上述问题，有效的解决方案是在疏水微孔膜表面构筑亲水层，阻隔污染物与疏水膜的接触。然而目前的方法主要存在以下问题：(1)亲水层的引入增加了额外的传质阻力，降低了膜的渗透通量；(2)亲水涂层制备工艺复杂，涉及高温、化学交联等步骤，不够绿色环保；(3)亲水功能层与疏水微孔膜之间结合力差，膜稳定性差。因此，亟需开发绿色高效的抗污染涂层构筑方法，获得高性能膜蒸馏膜，保障在高盐废水处理过程中的长期稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法。

本发明首先对疏水微孔膜进行表面亲水改性，然后通过在聚乙烯醇溶液中添加单宁酸，利用该溶液对亲水改性的疏水微孔膜进行涂覆，得到同时具有抗油污染和耐表面活性剂润湿效果的复合膜蒸馏膜，并能维持高渗透通量和截盐率，提高长期运行稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法，步骤如下：

1)将仿生黏合剂和交联剂溶解到pH＝8.0-9.0的Tris-HCl缓冲溶液中，得到改性液，将疏水微孔膜的上表面与改性液接触静置，对疏水微孔膜进行表面亲水改性，充分清洗膜并干燥，得到一面亲水改性的疏水微孔膜；

2)将聚乙烯醇(PVA)、单宁酸(TA)添加到水中，90～98℃下搅拌均匀，得到涂覆液；

3)将步骤2)得到的涂覆液涂覆在步骤1)得到的一面经亲水改性的疏水膜改性膜表面，干燥后得到PVA/TA层改性的复合膜。

根据本发明优选的，步骤1)中，仿生黏合剂为多巴胺或植物多酚类物质，交联剂为富含氨基的聚合物和/或过渡金属离子。

进一步优选的，仿生黏合剂为多巴胺。植物多酚类物质按现有技术进行。