本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體是一種用于海水淡化的無(wú)機(jī)納米材料和ptfe雜化疏水膜。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)近年來(lái)在多個(gè)領(lǐng)域得到重視，例如在制備超純水、軟化鍋爐水、回收化工廢液和處理城市污水的應(yīng)用，均達(dá)到了一定的成功，其經(jīng)濟(jì)效益也逐漸經(jīng)受了市場(chǎng)的考驗(yàn)，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)明顯。在膜蒸餾領(lǐng)域中，多重材料逐漸嶄露頭角，聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等這些疏水性微孔膜逐漸得到了市場(chǎng)的青睞。這些膜的范圍孔隙和孔徑分布、傳熱系數(shù)低等性能均能很好地滿足市場(chǎng)需求。
在眾多的蒸餾膜中，由于ptfe材料是通過(guò)采用熔融、拉伸、定型、冷卻方法處理成膜，膜的生產(chǎn)過(guò)程中用到其他的有機(jī)溶劑較少，十分環(huán)保節(jié)能。同時(shí)其疏水性能也高于其他蒸餾膜材料，因而備受關(guān)注。
雖然目前對(duì)ptfe膜的制備研究日益增多，但是大多數(shù)的指標(biāo)主要集中于通量，孔隙率和接觸角等，并未過(guò)多關(guān)注其耐久性?，F(xiàn)有產(chǎn)品中維持一個(gè)較高脫鹽效率，很多產(chǎn)品只能維持幾十個(gè)小時(shí)，沒(méi)有持久性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的本發(fā)明提供了一種用于海水淡化的無(wú)機(jī)納米材料和ptfe雜化疏水膜，就如何提高ptfe的耐久性做了研究，通過(guò)先和納米材料共混，再以高壓攪拌的方法，嵌入更深更牢固，使得雜質(zhì)難以沉積在膜表面，從而進(jìn)一步提高了膜的耐久性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
制備疏水性ptfe共聚物：先將無(wú)機(jī)混合物高速剪切攪拌20min分散于航空煤油，然后加入聚四氟乙烯和成孔劑，在1-8bar壓力下在2000-5000r/min的轉(zhuǎn)速下劇烈攪拌，形成均勻的鑄膜液，真空靜置脫泡，在10-25℃溫度下，放置10-30h，得到疏水性ptfe共聚物；
所述無(wú)機(jī)混合物為已修飾烷基的納米二氧化硅和納米三氧化二鋁；其中已修飾烷基的納米二氧化硅、納米三氧化二鋁和航空煤油的重量比為1:1-2:30-60；
所述聚四氟乙烯、成孔劑和無(wú)機(jī)混合物的重量比為60-130：10-20：1；
s2將步驟s1中得到的疏水性ptfe共聚物通過(guò)推壓-拉伸-燒結(jié)制備超疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化ptfe膜，包括以下步驟：
(1)控制溫度為30-70℃，經(jīng)過(guò)推壓得到條狀ptfe基帶；
(2)溫度控制為30-70℃，經(jīng)過(guò)拉伸得到條狀ptfe膜片；
(3)控制脫脂溫度為100-250℃，拉伸溫度為80-300℃，得到微孔膜；
(4)控制燒結(jié)溫度為330-385℃，得到結(jié)晶形態(tài)的微孔膜。
優(yōu)選的，所述步驟s1中的成孔劑為pvp，pu，peg4000和尿素中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述步驟s1中攪拌時(shí)間為1.5-3h。
優(yōu)選的，所述步驟s1中的真空靜置脫泡的時(shí)間為20h-48h。
上述制備方法制備的用于海水淡化的無(wú)機(jī)納米材料和ptfe雜化疏水膜。
本發(fā)明制備的用于海水淡化的無(wú)機(jī)納米材料和ptfe雜化疏水膜用于膜蒸餾。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)高強(qiáng)度材料納米氧化硅和氧化鋁，在高速剪切攪拌下，由于其觸變性，成為單個(gè)分散體，羥基的氫鍵被打開(kāi)，相互聚合為剛性鉸鏈
(2)高壓使得納米粒子深入膜層內(nèi)部，在膜層內(nèi)部孔洞中更深入，而非僅僅附著于表面
(3)建立先以納米材料先共混再推擠延壓脫脂拉伸燒結(jié)的體系，與傳統(tǒng)的先成膜再修飾的體系相比，使納米材料的分散更為深入和牢固
(4)生產(chǎn)出至少可以連續(xù)運(yùn)行300h通量無(wú)顯著變化的超疏水膜，鹽截留率在99.5％以上
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
以下實(shí)施例和對(duì)比例里已修飾烷基的納米二氧化硅(杭州萬(wàn)景vk-sp30t或德固賽r97)和納米三氧化二鋁(德固賽aeroxidealuc)
對(duì)比例1
加入82重量份的聚四氟乙烯，和14重量份成孔劑pvp，和18重量份的航空煤油劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分)形成均勻的鑄膜液，真空靜置24h脫泡，在25℃放置24h，經(jīng)過(guò)40℃推壓得到條狀ptfe基帶，經(jīng)過(guò)40℃拉伸得到條狀ptfe膜片，控制脫脂溫度為190℃，拉伸溫度為200℃，得到ptfe微孔膜，燒結(jié)實(shí)驗(yàn)溫度為330℃，得到結(jié)晶形態(tài)的微孔膜。
膜滲透性能測(cè)試：原料液分別為兩種濃度的氯化鈉，硫酸鎂，氯化鈣和硅酸鈉水溶液作為模擬海水，在料液溫度為70℃、料液流速為50l/h，吹掃氣速度0.6m3/h的條件下，連續(xù)運(yùn)行300h。結(jié)果如下表。
從上表可以看出，在未修飾混合無(wú)機(jī)納米材料的實(shí)驗(yàn)條件下下，ptfe疏水性膜連續(xù)運(yùn)行300h，以上四種鹽的其通量約為6kg/(m2·h)左右，脫鹽效率均達(dá)99.8％。
對(duì)比例2
將已修飾烷基的納米二氧化硅和納米三氧化二鋁(總計(jì)1重量份，兩者比例為1:1)高速剪切攪拌，分散于與18重量份的航空煤油，加入82重量份的聚四氟乙烯，和14重量份成孔劑pvp，劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分)，真空靜置24h脫泡。在25℃放置24h，經(jīng)過(guò)40℃推壓得到條狀ptfe基帶，經(jīng)過(guò)40℃拉伸得到條狀ptfe膜片，控制脫脂溫度為190℃，拉伸溫度為200℃，得到ptfe微孔膜，燒結(jié)實(shí)驗(yàn)溫度為330℃，得到結(jié)晶形態(tài)的微孔膜。
膜滲透性能測(cè)試：原料液分別為兩種濃度的氯化鈉，硫酸鎂，氯化鈣和硅酸鈉水溶液作為模擬海水，在料液溫度為70℃、料液流速為50l/h，吹掃氣速度0.6m3/h的條件下，連續(xù)運(yùn)行300h。結(jié)果如下表。
從上表可以看出，在常壓下修飾了混合無(wú)機(jī)納米材料的超疏水性ptfe膜，與未修飾無(wú)機(jī)納米材料的ptfe膜相比，通量略有下降，大約為6kg/(m2·h)左右，這是由于沒(méi)有納米粒子阻擋，通量有所下降，但是脫鹽效率均達(dá)99以上％。這說(shuō)明修飾了無(wú)機(jī)納米材料的ptfe膜，由于其表面納米材料對(duì)與無(wú)機(jī)鹽化學(xué)不相容性，使得脫鹽效率提升。
實(shí)施例1
將已修飾烷基的納米二氧化硅和納米三氧化二鋁(總計(jì)1重量份，兩者比例為1:1)高速剪切攪拌，分散于與18重量份的航空煤油，加入82重量份的聚四氟乙烯，和14重量份成孔劑pvp，在1.5bar壓力下劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分)，真空靜置24h脫泡，在25℃放置24h，經(jīng)過(guò)40℃推壓得到條狀ptfe基帶，經(jīng)過(guò)40℃拉伸得到條狀ptfe膜片，控制脫脂溫度為190℃，拉伸溫度為200℃，得到ptfe微孔膜，燒結(jié)實(shí)驗(yàn)溫度為330℃，得到結(jié)晶形態(tài)的微孔膜。
膜滲透性能測(cè)試：原料液分別為氯化鈉，硫酸鎂，氯化鈣，硅酸鈉水溶液，選取模擬海水為料液，在料液溫度為70℃、料液流速為50l/h，吹掃氣速度0.6m3/h，的條件下，連續(xù)運(yùn)行300h。結(jié)果如下表。
從上表可以看出，采用高壓法修飾了無(wú)機(jī)納米材料的ptfe膜，與未高壓修飾的ptfe膜相比，其通量變化不大，但是脫鹽效率均達(dá)99.5％，這說(shuō)高壓法修飾的ptfe疏水膜，其深入膜層內(nèi)部，脫鹽效率更高，該高效脫鹽率可在300小時(shí)連續(xù)運(yùn)行情況下維持。
實(shí)施例2
將已修飾烷基的納米二氧化硅和納米三氧化二鋁(總計(jì)1重量份，兩者比例為1:1)高速剪切攪拌，分散于與18重量份的航空煤油，加入82重量份的聚四氟乙烯，和14重量份成孔劑pvp，在2.0bar壓力下劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分)，真空靜置24h脫泡，在25℃放置24h，經(jīng)過(guò)40℃推壓得到條狀ptfe基帶，經(jīng)過(guò)40℃拉伸得到條狀ptfe膜片，控制脫脂溫度為190℃，拉伸溫度為200℃，得到ptfe微孔膜，燒結(jié)實(shí)驗(yàn)溫度為330℃，得到結(jié)晶形態(tài)的微孔膜。
膜滲透性能測(cè)試：原料液分別為氯化鈉，硫酸鎂，氯化鈣，硅酸鈉水溶液，選取模擬海水為料液，在料液溫度為70℃、料液流速為50l/h，吹掃氣速度0.6m3/h，的條件下，連續(xù)運(yùn)行300h。結(jié)果如下表。
從上表可以看出，提高0.5bar反應(yīng)壓力，膜通量變化仍然不大，但是脫鹽效率提高到達(dá)99.8％。這說(shuō)明在更高高壓下修飾混合無(wú)機(jī)納米材料的ptfe膜，可以更深入進(jìn)入膜內(nèi)部，同時(shí)也使得納米材料和膜的結(jié)合更加牢固，有效防止了膜內(nèi)部堵塞，使得脫鹽能力明顯提升。該高效脫鹽率可在300小時(shí)連續(xù)運(yùn)行情況下維持。
對(duì)于從事本領(lǐng)域或者其他相似領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然本發(fā)明不僅限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施案例，可以以多種形式展現(xiàn)，因此上述實(shí)施例均是示范性的，而非限制性的。本發(fā)明的范圍所附權(quán)利要求為等同條件的含義和范圍實(shí)施的案例。