一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法与流程

文档序号:22428149发布日期:2020-10-02 10:05阅读:176来源:国知局
本发明涉及海水淡化
技术领域
,特别地,涉及一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法。
背景技术
:近年来,全球水资源危机日益加重,故人们将目光转向海水,海水在地球上储量极大,海水淡化提取出淡水无疑可以缓解淡水资源匮乏的现状。目前常用的海水淡化方法有两种:蒸馏法和渗透膜法。蒸馏法的具体方法是:先将海水烧至沸腾,淡水蒸发为蒸汽,盐留在锅底,蒸汽冷凝为蒸馏水,即得淡水。蒸馏法属于比较古老的海水淡化方法,消耗大量能源,产生大量锅垢,很难实现淡水的批量化工业生产。人们在此基础上进行了技术改良,发展了多级闪急蒸馏淡化,水在常规气压下,加热到100℃才沸腾成为蒸汽,如果使适当加温的海水,进入真空或接近真空的蒸馏室,便会在瞬间急速蒸发为蒸汽,但是这种淡化装置通常占地面积广,需要与热电厂建在一起,利用热电厂的余热加热海水,才能大大降低生产成本。渗透膜法包括正渗透技术和反渗透技术两种,目前常用的反渗透技术。在正常情况下,当用渗透膜将淡水和海水隔开的时候,淡水中的水分子会在渗透压的作用下向海水一侧渗透,而反渗透技术是利用渗透压的原理实现海水淡化,在海水一侧施加大于渗透压的压力,使得海水的水分子通过渗透膜向淡水一侧渗透,海水中的盐产生的离子由于体积较大无法通过渗透膜,从而使得水分子和盐分子分离,获得淡水。反渗透技术相应的装置占地面积小,但是装置复杂,需要有高压设备和额外供电,反渗透膜的价格也较高,运营成本较高。正渗透技术的基本原理是在纯水一侧加入某种溶质,制备成高浓度汲取液或者驱动液,利用其产生的高于海水的渗透压使得海水中的水通过膜进入汲取液中,然后将汲取液与水分离,得到净水。与反渗透技术相比,正渗透技术只依靠渗透压,无需外界压力,具有能耗低、无二次污染等优点,但是由于长时间与海水接触,不可避免出现膜污染,导致膜通量下降,影响产水水质。另外,现有的渗透膜法淡化后的海水并不能直接饮用,必须进行进一步的净化处理。现有研究表明,富氢水对人体具有医疗预防作用,氢气能与自由基发生反应,是一种选择性抗氧化物质,氢气对很多疾病还具有预防和治疗作用。但是,在海水中溶解最多的气体是二氧化碳,其次是氮气,第三是氧气,那么在海水淡化过程中,这些气体也会较快通过渗透膜,不利于产品氢含量的提高。技术实现要素:本发明目的在于提供一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法,以解决海水淡化分离效果差和含氢量低等技术问题。为实现上述目的,本发明提供了一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法,具体步骤如下:(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体,加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,聚合反应,得到丙烯酸树脂;(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮搅拌混匀,加入水,调节ph=5~6,搅拌水解反应,接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,搅拌分散均匀,得到浆料;(3)再将浆料涂覆于平滑基板上,辊压后干燥,固化,剥离,得到基膜;(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料,静置陈化,烘干,即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜;其中,所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的:海藻酸钠2~3份,正硅酸四乙酯15~20份,镁粉1~2份,质量浓度60~70%乙醇水溶液100份。优选的,所述复合膜的厚度为50~80μm。优选的,所述表面涂料的制备方法如下:按照配方量,先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中,加热至60~65℃,然后调节ph=5~6,搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶,完全反应后,向溶胶中加入镁粉,搅拌均匀即得。进一步优选的,搅拌水解反应时间为3~5小时。优选的,步骤(1)中,所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。进一步优选的,有机改性的具体方法是:将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1:9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时,抽滤即得;锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1.2~1.5。进一步优选的,以重量份计,所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到的:先将1份钛酸丁酯和0.1~0.2份硝酸锂加入7~9份无水乙醇中,搅拌均匀,边搅拌边滴加4~6份乙酸-乙醇-水混合液,滴加完毕后继续搅拌,静置,得到锂掺杂的二氧化钛溶胶;然后向锂掺杂的二氧化钛溶胶中加入0.6~0.9份四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和1~1.2份四乙基原硅酸盐的氨水溶液,超声波振荡下微波反应,陈化,干燥,煅烧,得到锂-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。更进一步优选的,所述乙酸-乙醇-水混合液中,乙酸、乙醇和水的体积比为1:10~12:2~4;滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为500~600转/分钟;控制在20~30分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕;静置时间为30~35小时;四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.1~0.2g/ml,四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.06~0.08g/ml。更进一步优选的,超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为:超声波频率为25~35khz,微波功率为300~500w,反应时间为2~4分钟;陈化时间为30~40小时;干燥条件为:90~100℃干燥5~6小时;煅烧的工艺条件为:700~800℃煅烧8~10小时。优选的,以重量份计,步骤(1)的具体方法如下:(1-1)先将0.5~1份链转移剂和200~220份去离子水,混合均匀,得到预混液;(1-2)然后向反应釜中加入2~3份阴离子乳化剂、0.5~0.8份非离子乳化剂、丙烯酸-2-乙基己酯150~180份、二甲基苯乙烯200~300份、衣康酸5~8份、甲基丙烯酰胺8~12份、引发剂3~5份以及380~400份去离子水,抽真空,升温至70~85℃,反应1~2小时;(1-3)接着向反应釜中滴加预混液,滴加时间为6~8小时,滴加温度为80~90℃,待预混液剩余总体积的5%时,加入3~4份有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,升温至95℃,继续反应2小时,转移至脱气釜中进行汽提,汽提结束后降温至45℃,调节ph=6.5~7.5,即得所述的丙烯酸树脂。进一步优选的,所述阴离子乳化剂为长链烷基酚硫酸盐或烷基酚磺酸盐;所述非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚;所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾;所述链转移剂为十二烷基硫醇。进一步优选的,步骤(1-1)中,5000~6000转/分钟剪切30~40分钟,实现混合均匀。优选的,步骤(2)中,丙烯酸树脂、正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮、水、聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为100:30~50:7~10:15~20:5~8:10~20:8~12。优选的,步骤(2)中,搅拌水解反应时间为3~5小时。优选的,步骤(4)中,表面涂料的用量为基膜重量的0.2~0.3倍;静置陈化时间为5~7小时;烘干温度为60~70℃,烘干时间为8~10小时。利用上述制备方法得到的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜。本发明具有以下有益效果:本发明先将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮搅拌水解,接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,搅拌分散均匀,得到浆料,并将该浆料制备成基膜;然后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料,最终制得一种海水淡化复合膜,滤孔适当,可允许水分子通过,截留其他杂质分子通过,大大提高了海水淡化分离效果,所得产品可以直接饮用;另外,在促进海水中氢气通过膜的同时还适当生成氢气,使得产品具有较高的含氢量。本发明的复合膜基于正渗透技术,是在纯水一侧加入某种溶质,制备成高浓度汲取液或者驱动液,利用其产生的高于海水的渗透压使得海水中的水通过膜进入汲取液中,然后将汲取液与水分离,得到净水。本发明的复合膜主要包括基膜和表面涂料层两部分,在使用时,基膜朝向海水一侧,表面涂料层朝向淡水一侧。基膜主要起到过滤作用,主要成分包括丙烯酸树脂和聚醚砜,丙烯酸树脂含有羟基,聚醚砜具有砜基,具有一定的亲水性,利于水分子通过,截留非水溶性污染物,而且,丙烯酸树脂、聚醚砜之间形成氢键缔合作用,构建了庞大的网状结构,使得形成适当大小的滤孔,进一步截留非水成分,提高了海水淡化分离效果。在制备基膜时还引入了锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,二氧化钛和二氧化硅都具有较好的亲水性,进一步增强了基膜的亲水效果,利于水分子通过,提高海水淡化分离效果,而且,二氧化钛、二氧化硅之间交联成网,再进一步与丙烯酸树脂、聚醚砜形成的网状结构相互穿插,遮挡部分尺寸大的滤孔,进一步提高产品的海水淡化分离效果。至于锂,其被束缚于纳米材料中,并不会与水反应,但是锂的电荷密度很大,容易极化其他分子或离子,金属活动性强,对氢气具有非常强烈的吸引作用,由于本发明的复合膜是一种正渗透膜,可以促进海水中含有的氢气进入复合膜,接着在渗透压的作用下通过复合膜进入汲取液中,以免在海水淡化过程中氢气逸出,影响所得淡水的含氢量。在制备基膜时还引入了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,这是一种离子液体。过往研究表明,很多离子液体对二氧化碳具有很好的溶解性能,但是申请人通过筛选获得这种离子液体——1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,一方面对二氧化碳的溶解性能相对较差,另一方面,离子液体被束缚于网络结构中,与网络结构的孔隙配合,进一步提高海水淡化效果,并降低了对二氧化碳的溶解性,反而更利于溶解小分子的氢气,增加所得淡水的含氢量。表面涂料是由海藻酸钠、正硅酸四乙酯、镁粉等原料制成,所形成的表面涂料层主要起到提高含氢量的作用,镁可以与水反应生成微量氢气,而海藻酸钠具有较好的缚氢能力,可以迅速将生成的氢气以及穿过基膜的来自于海水中的氢气束缚其中,有效抑制了氢气逸出,大大提高了所得淡水的含氢量。除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。具体实施方式以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1:一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法,具体步骤如下:(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体,加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,聚合反应,得到丙烯酸树脂;(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮搅拌混匀,加入水,调节ph=5,搅拌水解反应,接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,搅拌分散均匀,得到浆料;(3)再将浆料涂覆于平滑基板上,辊压后干燥,固化,剥离,得到基膜;(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料,静置陈化,烘干,即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜;其中,所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的:海藻酸钠3份,正硅酸四乙酯15份,镁粉2份,质量浓度60%乙醇水溶液100份。所述复合膜的厚度为80μm。所述表面涂料的制备方法如下:按照配方量,先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中,加热至60℃,然后调节ph=6,搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶,完全反应后,向溶胶中加入镁粉,搅拌均匀即得。搅拌水解反应时间为3小时。步骤(1)中,所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。有机改性的具体方法是:将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1:9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时,抽滤即得;锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1.5。以重量份计,所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到的:先将1份钛酸丁酯和0.1份硝酸锂加入9份无水乙醇中,搅拌均匀,边搅拌边滴加4份乙酸-乙醇-水混合液,滴加完毕后继续搅拌,静置,得到锂掺杂的二氧化钛溶胶;然后向锂掺杂的二氧化钛溶胶中加入0.9份四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和1份四乙基原硅酸盐的氨水溶液,超声波振荡下微波反应,陈化,干燥,煅烧,得到锂-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。所述乙酸-乙醇-水混合液中,乙酸、乙醇和水的体积比为1:12:2;滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为600转/分钟;控制在20分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕;静置时间为30小时;四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.2g/ml,四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.06g/ml。超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为:超声波频率为35khz,微波功率为300w,反应时间为4分钟;陈化时间为30小时;干燥条件为:100℃干燥5小时;煅烧的工艺条件为:800℃煅烧8小时。以重量份计,步骤(1)的具体方法如下:(1-1)先将1份链转移剂和200份去离子水,混合均匀,得到预混液;(1-2)然后向反应釜中加入3份阴离子乳化剂、0.5份非离子乳化剂、丙烯酸-2-乙基己酯180份、二甲基苯乙烯200份、衣康酸8份、甲基丙烯酰胺8份、引发剂5份以及380份去离子水,抽真空,升温至85℃,反应1小时;(1-3)接着向反应釜中滴加预混液,滴加时间为8小时,滴加温度为80℃,待预混液剩余总体积的5%时,加入4份有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,升温至95℃,继续反应2小时,转移至脱气釜中进行汽提,汽提结束后降温至45℃,调节ph=6.5,即得所述的丙烯酸树脂。所述阴离子乳化剂为长链烷基酚硫酸盐;所述非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚;所述引发剂为过硫酸铵;所述链转移剂为十二烷基硫醇。步骤(1-1)中,6000转/分钟剪切30分钟,实现混合均匀。步骤(2)中,丙烯酸树脂、正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮、水、聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为100:50:7:20:5:20:8。步骤(2)中,搅拌水解反应时间为5小时。步骤(4)中,表面涂料的用量为基膜重量的0.2倍;静置陈化时间为7小时;烘干温度为60℃,烘干时间为10小时。利用上述制备方法得到的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜。实施例2:一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法,具体步骤如下:(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体,加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,聚合反应,得到丙烯酸树脂;(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮搅拌混匀,加入水,调节ph=6,搅拌水解反应,接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,搅拌分散均匀,得到浆料;(3)再将浆料涂覆于平滑基板上,辊压后干燥,固化,剥离,得到基膜;(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料,静置陈化,烘干,即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜;其中,所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的:海藻酸钠2份,正硅酸四乙酯20份,镁粉1份,质量浓度70%乙醇水溶液100份。所述复合膜的厚度为50μm。所述表面涂料的制备方法如下:按照配方量,先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中,加热至65℃,然后调节ph=5,搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶,完全反应后,向溶胶中加入镁粉,搅拌均匀即得。搅拌水解反应时间为5小时。步骤(1)中,所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。有机改性的具体方法是:将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1:9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时,抽滤即得;锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1.2。以重量份计,所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到的:先将1份钛酸丁酯和0.2份硝酸锂加入7份无水乙醇中,搅拌均匀,边搅拌边滴加6份乙酸-乙醇-水混合液,滴加完毕后继续搅拌,静置,得到锂掺杂的二氧化钛溶胶;然后向锂掺杂的二氧化钛溶胶中加入0.6份四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和1.2份四乙基原硅酸盐的氨水溶液,超声波振荡下微波反应,陈化,干燥,煅烧,得到锂-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。所述乙酸-乙醇-水混合液中,乙酸、乙醇和水的体积比为1:10:4;滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为500转/分钟;控制在30分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕;静置时间为35小时;四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.1g/ml,四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.08g/ml。超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为:超声波频率为25khz,微波功率为500w,反应时间为2分钟;陈化时间为40小时;干燥条件为:90℃干燥6小时;煅烧的工艺条件为:700℃煅烧10小时。以重量份计,步骤(1)的具体方法如下:(1-1)先将0.5份链转移剂和220份去离子水,混合均匀,得到预混液;(1-2)然后向反应釜中加入2份阴离子乳化剂、0.8份非离子乳化剂、丙烯酸-2-乙基己酯150份、二甲基苯乙烯300份、衣康酸5份、甲基丙烯酰胺12份、引发剂3份以及400份去离子水,抽真空,升温至70℃,反应2小时;(1-3)接着向反应釜中滴加预混液,滴加时间为6小时,滴加温度为90℃,待预混液剩余总体积的5%时,加入3份有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,升温至95℃,继续反应2小时,转移至脱气釜中进行汽提,汽提结束后降温至45℃,调节ph=7.5,即得所述的丙烯酸树脂。所述阴离子乳化剂为烷基酚磺酸盐;所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚;所述引发剂为过硫酸钾;所述链转移剂为十二烷基硫醇。步骤(1-1)中,5000转/分钟剪切40分钟,实现混合均匀。步骤(2)中,丙烯酸树脂、正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮、水、聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为100:30:10:15:8:10:12。步骤(2)中,搅拌水解反应时间为3小时。步骤(4)中,表面涂料的用量为基膜重量的0.3倍;静置陈化时间为5小时;烘干温度为70℃,烘干时间为8小时。利用上述制备方法得到的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜。实施例3:一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜的制备方法,具体步骤如下:(1)先以丙烯酸-2-乙基己酯和二甲基苯乙烯为主单体,加入有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,聚合反应,得到丙烯酸树脂;(2)然后将丙烯酸树脂与正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮搅拌混匀,加入水,调节ph=5.5,搅拌水解反应,接着加入聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,搅拌分散均匀,得到浆料;(3)再将浆料涂覆于平滑基板上,辊压后干燥,固化,剥离,得到基膜;(4)最后在基膜的一面均匀喷涂表面涂料,静置陈化,烘干,即得所述的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜;其中,所述表面涂料是由以下重量份的原料制成的:海藻酸钠2.5份,正硅酸四乙酯18份,镁粉1.5份,质量浓度65%乙醇水溶液100份。所述复合膜的厚度为70μm。所述表面涂料的制备方法如下:按照配方量,先将正硅酸四乙酯加入乙醇水溶液中,加热至62℃,然后调节ph=5.5,搅拌水解反应形成二氧化硅溶胶,完全反应后,向溶胶中加入镁粉,搅拌均匀即得。搅拌水解反应时间为4小时。步骤(1)中,所述有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料利用乙烯基三乙氧基硅烷有机改性而得。有机改性的具体方法是:将锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料加入体积比1:9的乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时,抽滤即得;锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料与乙烯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1.3。以重量份计,所述锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料是通过以下制备方法得到的:先将1份钛酸丁酯和0.15份硝酸锂加入8份无水乙醇中,搅拌均匀,边搅拌边滴加5份乙酸-乙醇-水混合液,滴加完毕后继续搅拌,静置,得到锂掺杂的二氧化钛溶胶;然后向锂掺杂的二氧化钛溶胶中加入0.7份四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和1.1份四乙基原硅酸盐的氨水溶液,超声波振荡下微波反应,陈化,干燥,煅烧,得到锂-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。所述乙酸-乙醇-水混合液中,乙酸、乙醇和水的体积比为1:11:3;滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为500转/分钟;控制在25分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕;静置时间为32小时;四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.15g/ml,四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.07g/ml。超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为:超声波频率为30khz,微波功率为450w,反应时间为3分钟;陈化时间为35小时;干燥条件为:95℃干燥5小时;煅烧的工艺条件为:750℃煅烧9小时。以重量份计,步骤(1)的具体方法如下:(1-1)先将0.8份链转移剂和210份去离子水,混合均匀,得到预混液;(1-2)然后向反应釜中加入2份阴离子乳化剂、0.6份非离子乳化剂、丙烯酸-2-乙基己酯160份、二甲基苯乙烯250份、衣康酸7份、甲基丙烯酰胺10份、引发剂4份以及390份去离子水,抽真空,升温至80℃,反应1.5小时;(1-3)接着向反应釜中滴加预混液,滴加时间为7小时,滴加温度为85℃,待预混液剩余总体积的5%时,加入3.5份有机改性的锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,升温至95℃,继续反应2小时,转移至脱气釜中进行汽提,汽提结束后降温至45℃,调节ph=7,即得所述的丙烯酸树脂。所述阴离子乳化剂为长链烷基酚硫酸盐;所述非离子乳化剂为;所述引发剂为过硫酸钠;所述链转移剂为十二烷基硫醇。步骤(1-1)中,6000转/分钟剪切35分钟,实现混合均匀。步骤(2)中,丙烯酸树脂、正硅酸四乙酯、钛酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮、水、聚醚砜微粉和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为100:40:9:18:7:15:10。步骤(2)中,搅拌水解反应时间为4小时。步骤(4)中,表面涂料的用量为基膜重量的0.25倍;静置陈化时间为6小时;烘干温度为65℃,烘干时间为9小时。利用上述制备方法得到的一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜。对比例1在制备丙烯酸树脂时略去锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料;其余同实施例1。对比例2在制备浆料时略去聚醚砜微粉;其余同实施例1。对比例3在制备浆料时略去1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐;其余同实施例1。对比例4在制备表面涂料时略去海藻酸钠;其余同实施例1。试验例将实施例1~3或对比例1~4所得复合膜用于海水淡化,采用正渗透法,汲取液为磁性纳米颗粒聚丙烯酸修饰的磁性纳米颗粒mnps(lingmm,wangky,chungts,highlywater-solublemagneticnanoparticlesasnoveldrawsolutesinforwardosmosisforwaterreuse[j].indengchemres,2010,49(12):5869-5876),得到淡水。1、氯化钠截留率考察通过以下公式计算实施例1~3和对比例1~3相应的氯化钠截留率:r=(1-cp/cf)×100%,其中,r为截留率,cp为淡水中氯化钠浓度,cf为海水中氯化钠浓度,cp和cf的单位为g/l,可以通过电导率仪来测量。结果见表1。表1.氯化钠截留率考察氯化钠截留率(%)实施例199.91实施例299.92实施例399.94对比例196.25对比例294.58对比例395.442、淡水水质考察参考gb17324-2003《瓶(桶)装饮用纯净水卫生标准》,对所得淡水的部分指标进行考察,采用气相色谱法考察含氢量,结果见表2。表2.淡水水质考察由表1和表2可知,实施例1~3的复合膜对氯化钠截留率高,所得淡水均符合gb17324-2003《瓶(桶)装饮用纯净水卫生标准》,含氢量高,是一种富氢直饮水。对比例1在制备丙烯酸树脂时略去锂-二氧化钛-二氧化硅纳米材料,对比例2在制备浆料时略去聚醚砜微粉,对比例3在制备浆料时略去1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,对比例4在制备表面涂料时略去海藻酸钠,对比例1、2、3的氯化钠截留率明显降低,说明树脂结构、二氧化钛、二氧化硅协同构建网状结构,并配合离子液体,获得适当的滤孔,保证海水淡化效果;对比例1、3和4所得淡水的含氢量明显下降,说明锂对海水中氢气的俘获有利于保证淡水含氢量,1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的引入有助于降低二氧化碳溶解度,反过来也就促进氢气溶解,再结合海藻酸钠的缚氢能力,大大增加了淡水含氢量。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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