CN107812452A - 一种海水淡化膜及其制备方法 - Google Patents

一种海水淡化膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海水淡化膜及其制备方法，经本淡化膜处理的海水，达到国际饮用水标准，生产难度低，便于推广。本发明的海水淡化膜的制备方法，包括以下步骤：A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；所述物料为：纳米级二氧化锰；碳纳米管；纳米级导电黑粒；C、将步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；其中，上述的溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种。

Description

一种海水淡化膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及海水淡化领域，尤其涉及一种海水淡化膜及其制备方法。
背景技术
地球中，海洋占了地球表面将近四分之三的面积，海水的含量远远大于淡水的含量。
全球超过十亿人缺乏淡水，相关学者推算，到2025年将有三分之二的世界人口面临缺乏淡水。与此同时，海水资源非常丰富，如何将海水淡化成饮用水是人类一直追求的目的。
在现有技术中，淡水膜过滤技术的成本高、技术难度大、耗能大、经济负担重；太阳能蒸馏海水淡化技术的光热转化效率低，淡水产量难以符合大规模生产需求和使用需求。
发明内容
本发明公开了一种海水淡化膜及其制备方法，经本淡化膜处理的海水，达到国际饮用水标准，生产难度低，便于推广。
本发明提供的一种海水淡化膜，其特征在于，包括组分：碳纳米管、纳米级导电黑粒、纳米级二氧化锰、纳米级活性炭、成膜剂和骨架；
所述成膜剂，包括组分：丁二烯苯乙烯共聚物和溶剂；
所述骨架，为尼龙、聚酯纤维、超细纤维、碳纤维、竹纤维中任意一种。
优选地，所述组分的纳米级均为材料粒径为30～300nm之间。
本发明还提供一种海水淡化膜的制备方法，包括以下步骤：
A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；
其中，以重量份计算，所述丁二烯苯乙烯共聚物：所述溶剂为4～6：10；
B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中；
所述物料为：粒径为10～300nm、重量份为5～60的纳米级二氧化锰；粒径为20～100nm、重量份为3～50的碳纳米管；粒径为30-150nm、重量份为2-60 的纳米级导电黑粒；
所述溶剂重量份为95～150；
C、将重量份为100的步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；
D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；
其中，上述溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种。
优选地，所述骨架为80～150目的不锈钢网布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述不锈钢网布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述骨架为每平方150g由pet纤维织成的丽新布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述丽新布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述骨架为每平方80g的尼龙纤维布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述尼龙纤维布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述丁二烯苯乙烯共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯氢化嵌段共聚物(SEBS)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)中任意一种。本发明的海水淡化膜及其制备方法，该海水淡化膜通过取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；投入成膜剂，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；再将纳米混合物涂布在骨架上，得到海水淡化膜。本淡化膜与海水接触时，上述纳米材料与海水产生电磁场增强效应，导致局部温度升高，水蒸气可以快速有效的产生，将该海水蒸气收集即转化成淡水，经过检测，该淡水符合饮用水标准，本淡化膜生产简单，容易批量制作，便于推广。
具体实施方式
本发明公开了一种海水淡化膜及其制备方法，经本淡化膜处理的海水，达到国际饮用水标准，生产难度低，便于推广。
本发明提供的一种海水淡化膜，包括组分：碳纳米管、纳米级导电碳黑、纳米级二氧化锰、纳米级活性炭、成膜剂和骨架；
所述成膜剂，包括组分：丁二烯苯乙烯共聚物和溶剂；
所述骨架，为尼龙、聚酯纤维、超细纤维、碳纤维、竹纤维中任意一种。
优选地，所述组分的纳米级均为材料粒径为30～300nm之间。
本发明提供的一种海水淡化膜的制备方法，包括以下步骤：
A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；
其中，以重量份计算，所述丁二烯苯乙烯共聚物：所述溶剂为4～6：10；
B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；
所述物料为：粒径为10～300nm、重量份为5～60的纳米级二氧化锰；粒径为20～100nm、重量份为3～50的碳纳米管；粒径为30-150nm、重量份为2-60 的纳米级导电黑粒；
所述溶剂重量份为95～150；
C、将重量份为100的步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分散20～40分钟，得到纳米混合物；
D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；
其中，上述的溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种。
优选地，溶剂优选为甲苯。
优选地，所述骨架为80～150目的不锈钢网布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述不锈钢网布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述骨架为每平方150g由pet纤维织成的丽新布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述丽新布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述骨架为每平方80g的尼龙纤维布。
优选地，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述尼龙纤维布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
优选地，所述丁二烯苯乙烯共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯氢化嵌段共聚物(SEBS)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)。
该淡化膜由碳纳米管、纳米级导电黑粒、纳米级二氧化锰、纳米级活性炭、成膜剂和骨架组成，该海水淡化膜通过取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；投入成膜剂，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；再将纳米混合物涂布在骨架上，得到海水淡化膜。本淡化膜与海水接触时，上述纳米材料与海水产生电磁场增强效应，导致局部温度升高，水蒸气可以快速有效的产生，将该海水蒸气收集即转化成淡水，经过检测，该淡水符合饮用水标准，经过本淡化膜处理，成本低，能耗少，减少经济负担，可以广泛推广。
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明：
一种海水淡化膜的制备方法，包括以下步骤：
A、取40～60g丁二烯苯乙烯共聚物溶解于100g甲苯溶剂中，静置至形成透明胶状物的成膜剂；
B、取95～150g甲苯溶剂，高速搅拌，将物料投入至甲苯溶剂中，高速分散；
物料包括：粒径为10～300nm、重量份为5～60g的纳米级二氧化锰；粒径为20～100nm、重量份为3～50g的碳纳米管；粒径为30-150nm、重量份为2-60g 的纳米级导电碳黑粒；
C、将100g的成膜剂投入步骤B中，高速分散20～40分钟，得到纳米混合物；
D、将纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥、得到海水淡化膜；
骨架可以选取不锈钢网布、丽新布或尼龙纤维布；
具体可以为：
①不锈钢网布为80～150目，步骤D具体为：将纳米混合物涂布于不锈钢网布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化硬膜。
②丽新布为每平方150g由pet纤维织成，步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述丽新布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化软膜。
③尼龙纤维布为每平方80g，步骤D具体为：将纳米混合物涂布于尼龙纤维布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化软膜。
下面通过实施例对本发明进行详细描述：
实施例1
取丁二烯苯乙烯共聚物40g溶解于100g甲苯溶剂中，静置24小时成透明胶状物，即成膜剂，备用。
高速搅拌的100g甲苯溶剂，称100nm粒径二氧化锰20g，100nm粒径碳纳米管10g，100nm粒径导电黑5g分别加入该甲苯溶剂中，继续高速分散90 分钟，然后加入已预先配制的成膜剂100g，再继续高速分散30分钟，得到纳米混合物。
涂布骨架：
①用涂布机将纳米混合物定量涂布在120目不锈钢网布上，设定烘箱温度100℃，送入烤箱，通风干燥30分钟，制成具有一定硬度的海水淡化膜。
②用涂布机将纳米混合物定量涂布在每平方150g由pet纤维织成的丽新布上，设定烘箱温度100℃，送入烤箱，通风干燥30分钟，制成具有一定柔软度的海水淡化膜。
③用涂布机将纳米混合物定量涂布在每平方80g的尼龙纤维布上，设定烘箱温度100℃，送入烤箱，通风干燥30分钟，制成具有一定柔软度的海水淡化膜。
实施例2
具体与实施例1相同，不同的是：
取丁二烯苯乙烯共聚物40g溶解于100g甲苯溶剂中，静置24小时成透明胶状物，即成膜剂，备用。
高速搅拌的100g甲苯溶剂，称50nm粒径二氧化锰20g，50nm粒径碳纳米管10g，50nm粒径导电黑5g分别加入该甲苯溶剂中，继续高速分散90分钟，然后加入已预先配制的成膜剂100g，再继续高速分离30分钟，得到纳米混合物。
实施例3
具体与实施例1相同，不同的是：
取丁二烯苯乙烯共聚物60g溶解于100g甲苯溶剂中，静置24小时成透明胶状物，即成膜剂，备用。
高速搅拌的100g甲苯溶剂，称100nm粒径二氧化锰10g，100nm粒径碳纳米管20g，100nm粒径导电黑5g分别加入该甲苯溶剂中，继续高速分散90 分钟，然后加入已预先配制的成膜剂100g，再继续高速分离30分钟，得到纳米混合物。
实施例4
具体与实施例1相同，不同的是：
取丁二烯苯乙烯共聚物40g溶解于100g甲苯溶剂中，静置24小时成透明胶状物，即成膜剂，备用。
高速搅拌的100g甲苯溶剂，称100nm粒径二氧化锰20g，100nm粒径碳纳米管10g，100nm粒径导电黑10g分别加入该甲苯溶剂中，继续高速分散 90分钟，然后加入已预先配制的成膜剂100g，再继续高速分离30分钟，得到纳米混合物。
将实施例1～4得到的海水淡化膜进入检测。
检测内容为过滤海水，将海水淡化膜分别安装在相同的过滤架上，处于相同的环境内，降低其他因素的影响。
表1为自来水(对照样)的检测结果：
表1
表2为实施例1～4的检测结果：
单位均为mg/L；带*标记的微量元素填写其含量；不带*的元素符合自来水(对照样)则判定为合格以√表示，不合格以×表示。
从表1和表2可见，经过本发明实施例1～4过滤的海水是符合自来水标准的，且带*标记的微量元素比自来水数量级的低，完全符合国际饮用水标准，可以饮用。
上述对本发明实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种海水淡化膜，其特征在于，包括组分：碳纳米管、纳米级导电黑粒、纳米级二氧化锰、纳米级活性炭、成膜剂和骨架；
所述成膜剂，包括组分：丁二烯苯乙烯共聚物和溶剂；
所述骨架，为尼龙、聚酯纤维、超细纤维、碳纤维、竹纤维中任意一种。
2.根据权利要求1所述的海水淡化膜，其特征在于，所述组分的纳米级均为材料粒径为30～300nm之间。
3.一种海水淡化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；
其中，以重量份计算，所述丁二烯苯乙烯共聚物：所述溶剂为4～6：10；
B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中；
所述物料为：粒径为10～300nm、重量份为5～60的纳米级二氧化锰；粒径为20～100nm、重量份为3～50的碳纳米管；粒径为30-150nm、重量份为2-60的纳米级导电黑粒；
所述溶剂重量份为95～150；
C、将重量份为100的步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；
D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；
其中，上述溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种。
4.根据权利要求3所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述骨架为80～150目的不锈钢网布。
5.根据权利要求4所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述不锈钢网布上，在100℃下通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
6.根据权利要求3所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述骨架为每平方150g由pet纤维织成的丽新布。
7.根据权利要求6所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述丽新布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
8.根据权利要求3所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述骨架为每平方80g的尼龙纤维布。
9.根据权利要求8所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D具体为：将纳米混合物涂布于所述尼龙纤维布上，通风干燥30分钟，得到海水淡化膜。
10.根据权利要求3～9中任意一项所述的海水淡化膜的制备方法，其特征在于，所述丁二烯苯乙烯共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯氢化嵌段共聚物(SEBS)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)中任意一种。
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Application publication date: 20180320