專利名稱：海水淡化用親水性滲透蒸發(fā)膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海水淡化用親水性滲透蒸發(fā)膜。
海水淡化法中，傳統(tǒng)的直接蒸餾法因能源利用率低、裝置復雜、占地面積大、存在換熱器表面結垢等問題，已逐漸被膜分離法所取代。膜法中較成熟的有反滲透和電滲析技術。但前者需高壓，存在膜的穩(wěn)定性問題，對設備要求高，水預處理費用高，常需進行多級淡化處理。而后者則消耗大量電能，設備復雜，且很難達到高分離度。近年來人們將親水性膜和汽化相結合進行鹽水分離，它可利用低溫熱源與廢熱，在負壓下運行，操作簡單，易于放大。該法是基于水分子能夠透過溶脹的親水性高分子網(wǎng)絡，不需要物理孔隙，因而此膜對水分子的選擇性好，使用壽命長。但是至今國內(nèi)外報道的這種膜的水通量一般較小，多用于有機物和生物分子中脫除微量水，而沒有成功地用于海水脫鹽的報導。
本發(fā)明的目的在于提供一種通量大、一次分離度高，可擴大滲透蒸發(fā)應用領域而且成本低廉的海水淡化用親水性滲透蒸發(fā)膜。
本發(fā)明的成膜料液是采用親水性膜基質(zhì)(1)2～14％聚乙烯醇水溶液；(2)1-15％聚乙二醇和2-20％堿金屬水溶液；(3)2～15％的酸性水溶液；(4)1～30％的C1-C6的醛水溶液；(1)∶(2)∶(3)∶(4)＝100∶15-150∶0.1-3.0∶0.1-2。
該滲透蒸發(fā)膜在鹽水溫度為50～70℃，淡水收集側真空度為5-10KPa，溫度為3～25℃的冰水或流動自來水時，通量達10～20Kg/m2h以上，一次分離度＞99％(或淡水電導率＜100μs/cm)。當NaCl溶液濃度提高到8％時，膜性能仍然不變。當用于海水淡化時，只需配備砂濾等簡單預處理設備。此高分子膜既可制成獨立膜，也可作為分離活性層涂覆在多孔材料上制成復合膜，當調(diào)整相應工藝時均能得到以上分離性能，從而可依據(jù)需要制成不同形式的脫鹽膜分離設備。當設計適當裝置時，可利用各種形式的天然熱源和人工動力制備淡水而無需采用電力，以應非常環(huán)境急需。本發(fā)明的膜性能打破了傳統(tǒng)親水性滲透蒸發(fā)膜水通量小的局限性，拓展了滲透蒸發(fā)膜過程的實際應用領域，使?jié)B透蒸發(fā)膜過程用于海水淡化、苦咸水脫鹽、去除飲水中有害重金屬離子、電廠鍋爐補水等領域，也可望用于血漿等需保持生物活性的物質(zhì)脫水及有機溶劑脫水等領域。
實施例1(1)、稱2g聚乙烯醇，加入98g蒸餾水，在80℃恒溫條件下，不斷攪拌，待PVA完全溶解后，繼續(xù)攪拌30min，補加水份到原來的濃度，濾網(wǎng)過濾除去不溶物。(2)、在50℃時，配制含10％的聚乙二醇和8.5％的氯化鈉的水溶液，溶解30min后，室溫靜置24小時待用。(3)、配制含5％的硫酸和硝酸(體積比為1∶1)水溶液。(4)、配制濃度為2％的乙二醛水溶液。
將溶液(1)，(2)，(3)，(4)按100∶15∶2∶2的比例反應，當獲得較適宜粘度時，靜置脫泡即得待用制膜液。
刮膜將干燥的塑料薄膜貼于濕潤的玻璃板上，調(diào)整到完全水平后，將靜置脫泡后的膜液均勻地刮在塑料基材上制成獨立平板膜。
膜液干燥涂好的濕膜在制膜室內(nèi)，用紅外燈照射，控制溫度為30～50℃，使膜液干燥、交聯(lián)。
膜的應用將所制備獨立平板膜小心地從基體上剝落下來，并置水中浸泡24小時后取出，將其緊貼于多孔陶瓷支撐板上，在平板式分離裝置上實施滲透蒸發(fā)脫鹽過程，運行50min后，膜性能穩(wěn)定。
分離條件為鹽水溫度55℃，淡水收集側真空度為5KPa，溫度為5℃的冰水。
平板膜分離性能
實施例2(1)、稱7g聚乙烯醇，加入100g蒸餾水，在90℃恒溫條件下，不斷攪拌，待PVA完全溶解后，繼續(xù)攪拌40min，補加水份到原來的濃度，濾網(wǎng)過濾除去不溶物。(2)、在50℃時，配制含15％聚乙二醇和20％草酸鈉的水溶液，溶解20～40min后，室溫靜置24小時待用。(3)、配制含10％的鹽酸水溶液。(4)、配制濃度為10％的戊二醛水溶液。
將溶液(1)，(2)，(3)，(4)按100∶20∶2∶1.2的比例反應，當獲得較適宜粘度時，靜置脫泡即得待用制膜液。
涂膜將多孔塑料管(長0.25米，外徑1.7cm)置于外管式涂膜裝置上，勻速垂直通過膜液后，基體管上即涂上一層均勻的親水性高分子膜。
膜的干燥涂好的濕膜在制膜室內(nèi)，用紅外燈照射，控制溫度為30～50℃，使膜液干燥、交聯(lián)。
膜的應用將管式復合膜，置水中浸泡24小時后，直接在相應的分離裝置上實施滲透蒸發(fā)脫鹽過程，運行20min后，膜性能穩(wěn)定。
分離條件為溫度為70℃的人工模擬海水(3.5％)，淡水收集側真空度為7KPa，用溫度為20℃的自來水冷卻，所得淡水通量為11Kg/m2h，淡水電導率為15μs/cm。
實施例3(1)、稱14g聚乙烯醇，加入100g蒸餾水，在85℃恒溫條件下，不斷攪拌，待PVA完全溶解后，繼續(xù)攪拌50min，補加水份到原來的濃度，濾網(wǎng)過濾除去不溶物。(2)、在50℃時，配制含2％聚乙二醇和4％的硝酸鈉和3％的硫化鈉(體積比為2∶1)水溶液，溶解40min后，室溫靜置24小時待用。(3)、配制含15％的鹽酸和醋酸(體積比2∶1)水溶液。(4)、配制濃度為30％的甲醛水溶液。
將溶液(1)，(2)，(3)，(4)按100∶100∶0.2∶0.8的比例反應，當獲得較適宜粘度時，靜置脫泡即得待用制膜液。
刮膜、膜的干燥和膜的應用同實施例2。
分離條件為鹽水溫度70℃，淡水收集側真空度為7KPa，溫度為21℃的自來水。
管式復合膜分離性能
實施例4(1)、稱10g聚乙烯醇，加入100g蒸餾水，在80℃恒溫條件下，不斷攪拌，待PVA完全溶解后，繼續(xù)攪拌20min，補加水份到原來的濃度，濾網(wǎng)過濾除去不溶物。(2)、在50℃時，配制含2％聚乙二醇和7％的硫化鈉水溶液，溶解20min后，室溫靜置24小時待用。(3)、配制含2％的硫酸水溶液。(4)、配制濃度為8％的甲醛水溶液。
將溶液(1)，(2)，(3)，(4)按100∶150∶3∶2的比例反應，當獲得較適宜粘度時，靜置脫泡即得待用制膜液。
刮膜、膜的干燥和膜的應用同實施例2。
分離條件為渤海灣深海區(qū)海水經(jīng)G4型砂芯漏斗過濾后，加熱至約65℃，淡水收集側真空度為6KPa，溫度為6℃的冰水。所得淡水通量為20.7Kg/m2h，淡水電導率14.0μs/cm。
權利要求
1.海水淡化用親水性滲透蒸發(fā)膜，其特征在于成膜料液是采用親水性膜基質(zhì)(1)2～14％聚乙烯醇水溶液；(2)1-15％聚乙二醇和2-20％堿金屬水溶液；(3)2～15％的酸性水溶液；(4)1～30％的C1-C6的醛水溶液；其中(1)∶(2)∶(3)∶(4)＝100∶15-150∶0.1-3.0∶0.1-2。
全文摘要
本發(fā)明公開了海水淡化用親水性滲透蒸發(fā)膜,成膜料液是采用親水性膜基質(zhì)。在鹽水溫度為50～70℃,淡水收集側真空度為5—10KPa,溫度為3～25℃的冰水或流動自來水時,該滲透蒸發(fā)膜通量達10～20Kg/m
文檔編號B01D61/36GK1258646SQ00113269
公開日2000年7月5日 申請日期2000年2月2日 優(yōu)先權日2000年2月2日
發(fā)明者彭平, 李效東, 陳革, 劉芳, 張麗琴, 黃小忠, 廖杰 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學