一种自制粉煤灰疏水陶瓷复合膜的制备方法

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种自制粉煤灰疏水陶瓷复合膜的制备方法,可用于海水淡化、废水处理等膜蒸馏过程应用研究中。

背景技术

目前全球正面临着严重的水资源短缺问题，这对全球经济以及工业的快速发展产生了严重的影响。作为最大的发展中国家，我国尤其是西北部地区也面临着水资源严重短缺的形势。因此，关于水资源的回收利用以及淡水的制备成为研究的热点。常用的脱盐技术有反渗透、热蒸发等，但是这些方法都需要在较大的压差或较高的温度下进行，耗能很高，水回收成本较高。相比于传统的脱盐技术，膜蒸馏技术作为一种新兴的除盐工艺，操作过程简单，分离过程几乎在常压下进行；所需温度较低，只需要维持膜两侧适当温差即可进行分离过程，因此可以充分利用太阳能、地热能以及工厂中的废热等廉价能源，耗能较低，在脱盐技术中表现出明显的优势。用于膜蒸馏的膜材料必须满足疏水性才能保证分离过程具有良好的截盐率。

近年来，用于膜蒸馏过程的多为一些具有低表面能的有机高分子聚合物制备的疏水膜，如：聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）等，表现出良好的分离性能，但是由于有机物膜本身机械强度较低，对高温敏感易发生热溶胀，同时对强酸或强碱耐受性能差，所以限制了其工业化应用。与有机膜相比，陶瓷膜具有优异的机械强度，耐酸碱性，可以在极端条件下应用。但是陶瓷膜由于表面羟基的存在而表现出亲水性，故必须对其表面进行憎水处理才可以用于膜蒸馏过程。

本发明使用自制的粉煤灰陶瓷膜，对其表面进行疏水改性处理，得到了粉煤灰疏水陶瓷复合膜，表现出良好的疏水性。

发明内容

本发明提供一种粉煤灰疏水陶瓷复合膜的制备方法。

粉煤灰疏水陶瓷复合膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将自制的粉煤灰陶瓷膜分别用85vol.%乙醇、丙酮和去离子水超声清洗15min，取出后在干燥箱中烘干；

（2）分别取10mL无水乙醇和乙酸乙酯混合，然后将1g1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷加入乙醇和乙酸乙酯的混合溶液中，得到0.1mol/L的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇和乙酸乙酯混合溶液，室温下静置12h；

（3）将经步骤（1）预处理过的粉煤灰陶瓷膜浸泡到步骤（2）制备的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇和乙酸乙酯混合溶液中，在30℃下静置24h；

（4）将步骤（3）中得到的粉煤灰陶瓷膜取出放在干燥箱中，在110℃下固化2h；

（5）将步骤（4）的粉煤灰陶瓷膜用乙醇和去离子水清洗，之后置于干燥箱中，在60℃下干燥6h，得到疏水粉煤灰复合陶瓷膜。

本发明的有益效果为：

（1）采用自制粉煤灰陶瓷膜为基体，制作原料廉价易得，疏水陶瓷膜的制备成本减少，进而降低膜蒸馏运行成本，相较于市场中氧化铝陶瓷膜等更具竞争力；

（2）可以回收利用电厂废弃物粉煤灰，提高了废弃物回收再利用效率，有利于可持续发展；

（3）本发明制备的疏水陶瓷膜通量较高，解决了膜蒸馏通量不高的问题，同时具有良好的截盐率，除盐效果良好，适用于海水淡化以及电厂废水处理等恶劣环境。

附图说明

图1是实例一中所用自制平板粉煤灰陶瓷膜

图2是实例一中改性前后平板粉煤灰陶瓷膜润湿性比较

图3是实例一中改性后平板粉煤灰陶瓷膜静态接触角测量结果。