專利名稱：一種鍋爐給水除氧高分子膜的制備方法
一種鍋爐給水除氧高分子膜的制備方法
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于水處理領域，特別涉及一種鍋爐給水除氧高分子膜的制備方法。 技術(shù)背景
溶解氧是指以分子形態(tài)溶解在水中的氧氣，氧的活潑性使之能與很多金屬直接化合而造成化學腐蝕。在一些工業(yè)應用上，如半導體加工、醫(yī)藥、食品生產(chǎn)以及電廠鍋爐給水方面，都需要進行溶解氧的脫除。尤其是在鍋爐給水中，由于鍋爐工作壓力高、溫度高，對于給水水質(zhì)要求很高，水中的溶解氧如果不加以控制，含量過高，極其容易對鍋爐或者輸水管路的金屬造成腐蝕，并沉積在內(nèi)壁、管路表面，使鍋爐受熱不均而引起爆管，因此為了保證鍋爐安全運行，脫除水中的溶解氧是非常必須的。
為了滿足鍋爐給水對氧含量的要求，工業(yè)上采取了多種技術(shù)及設備對鍋爐給水進行除氧處理。傳統(tǒng)的脫除水中溶解氧的方法有熱力除氧、真空除氧、解析除氧、還原劑除氧、 電化學除氧、催化除氧等。由于目前各種傳統(tǒng)除氧方法都存在一定的不足，如工藝復雜，設備占地面積大，耗能較大，而且容易對環(huán)境造成污染，近年來，隨著膜分離技術(shù)的迅速發(fā)展， 利用膜接觸器分離除氧技術(shù)有了很大進展。膜法除氧技術(shù)是將膜分離技術(shù)和脫氣技術(shù)相結(jié)合的新型氣體-液體膜分離過程。與傳統(tǒng)的脫氧方法相比，膜法脫氧具有許多優(yōu)點，例如占地面積小、運行成本低、常溫操作能耗低，清潔無污染、無化學品消耗、效果穩(wěn)定，膜使用壽命長，低壓降、模塊化膜組件便于安裝運行維修以及流量增加后的擴容和出水水質(zhì)要求的升級變化。
在國外，膜法脫氧技術(shù)已有商業(yè)化的應用實例，但是相關研究的文獻報道較少。在國內(nèi)，膜法脫氧技術(shù)還處于起步階段，現(xiàn)有研究主要是考察各種已商業(yè)化膜接觸器的除氧傳質(zhì)過程以及工藝優(yōu)化，但是對在除氧效果中起著最關鍵作用和主要影響的高選擇性膜的制備少有研究，本發(fā)明就是針對上述情況而探索的一種用于鍋爐水膜法除氧高分子膜的制備方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對工業(yè)上鍋爐給水膜除氧器中的應用，提供一種除氧效果好、氧通量大、高選擇透過性的除氧高分子膜的制備方法。
膜法除氧設備中，膜組件是由很多根細長的中空纖維膜制成的，其作用是加大氣液接觸面積，增加傳質(zhì)效率。膜將液相和氣相分開，水進入膜組件后，在膜的另一側(cè)抽真空， 內(nèi)腔呈負壓，這時在膜的外側(cè)，水中的溶解氧及二氧化碳等氣體就會在負壓的作用下，通過膜孔被抽出體系，從而實現(xiàn)氣液分離。
根據(jù)分離對象是水中的溶解氣體的脫除，除氧膜選用的是具有疏水性質(zhì)的高分子材料制備而成，從而實現(xiàn)氣體-液體膜分離，最終達到除去氣體的目的。膜在除氧過程中，抽真空給分離過程提供壓差推動力，由^img-Laplace公式得知，膜孔半徑r越小，液體與膜的接觸角θ越大、即膜的疏水性越強，則水的穿透壓力越大，因此制備的膜的疏水性越強，能使水潤濕并穿過膜孔的可能性越小，膜組件也能穩(wěn)定的運行。
本發(fā)明通過對高分子膜材料添加致孔劑、非溶劑等來控制膜孔形態(tài)及膜表觀性質(zhì)，增加氧通量，增加膜材料中氧氣分子的相對遷移速率，同時阻止水分子的透過。
本發(fā)明除氧高分子膜的制備方法中，采用的原材料及其質(zhì)量分數(shù)為 致孔劑1% 10%良溶劑45% 87% 非溶劑0% 5% 疏水膜材料1^Γ40% 制備步驟如下a將配方含量的疏水膜材料添加到配方量的良溶劑中，控制溫度在2(T10(TC，劇烈攪動，溶解后呈透明澄清溶液，再加入配方量的致孔劑和非溶劑，攪拌混合均勻；b將a步驟得到的鑄膜液在真空干燥箱內(nèi)控制2(T10(TC進行真空脫泡H4h，將上述鑄膜液進行紡絲或流延刮膜，在2(TlO(rC環(huán)境下?lián)]發(fā)k 600s ；c浸入凝膠浴中相轉(zhuǎn)化成膜，用去離子水常溫浸泡漂洗出溶劑，得到的高分子膜用易揮發(fā)有機溶劑浸泡后，氮氣吹掃將膜吹干，即為成品膜除氧器用高分子膜。
所述致孔劑為氯化鋰、氯化鈉、氯化鈣、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種以上的混合物；所述良溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種；所述非溶劑為水、丙酮、乙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物； 所述疏水膜材料為聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈中的一種或兩種以上的混合物。
上述方法制備的高分子除氧膜，氧通量大、除氧效果好、選擇透過性高，可以用于制備膜法除氧器所需的膜。
本發(fā)明經(jīng)過除氧試驗證明，運行一段時間后，高分子膜能將水中的溶解氧從9mg/L 降到0. 05mg/L，可以達到工業(yè)鍋爐給水含氧量標準。膜制備過程簡單，易于商業(yè)化，有很大的應用前景。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明所要求保護的范圍并不局限于實施例所涉及的范圍。
實施例1a將15g聚偏氟乙烯溶解到79g N, N- 二甲基乙酰胺中，控制溫度60°C，劇烈攪動，溶解后呈透明澄清溶液，加入5g無水氯化鋰和Ig水，攪拌混合均勻；b鑄膜液在真空干燥箱內(nèi)控制60°C進行真空脫泡10h，將上述鑄膜液進行紡絲或流延刮膜，在60°C環(huán)境下?lián)]發(fā)溶劑k ；c浸入凝膠浴中相轉(zhuǎn)化成膜，用去離子水常溫浸泡漂洗多次，將得到的高分子膜用異丙醇浸泡后，氮氣吹掃將膜吹干，即為成品膜除氧器用高分子膜。
高分子膜的接觸角采用德國Kruss公司的DSA100接觸角儀測定，以評價膜表面疏水性，實驗測得高分子膜的接觸角為105. 6° ；膜的孔隙率ε (%)采用干濕膜重量法測定，將膜在有機溶劑中充分浸泡，使溶劑完全進入膜孔中，計算公式為
權(quán)利要求
1 一種鍋爐給水除氧高分子膜的制備方法，其特征在于，采用的原材料及其質(zhì)量分數(shù)為致孔劑1% 10% 良溶劑45% 87% 非溶劑0% 5% 疏水膜材料12% 40% 制備步驟如下a將配方含量的疏水膜材料添加到配方量的良溶劑中，控制溫度在2(T10(TC，劇烈攪動，溶解后呈透明澄清溶液，再加入配方量的致孔劑和非溶劑，攪拌混合均勻；b將a步驟得到的鑄膜液在真空干燥箱內(nèi)控制2(T10(TC進行真空脫泡H4h，將上述鑄膜液進行紡絲或流延刮膜，在2(TlO(rC環(huán)境下?lián)]發(fā)k 600s ；c浸入凝膠浴中相轉(zhuǎn)化成膜，用去離子水常溫浸泡漂洗出溶劑，得到的高分子膜用易揮發(fā)有機溶劑浸泡后，氮氣吹掃將膜吹干，即為成品膜除氧器用高分子膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述致孔劑為氯化鋰、氯化鈉、氯化鈣、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述良溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述非溶劑為水、丙酮、乙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述疏水膜材料為聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈中的一種或兩種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋爐給水除氧高分子膜的制備方法，其制備方法為將一定比例的疏水膜材料溶解于良溶劑中，控制溫度20~100℃，加入一定比例的致孔劑和非溶劑，混合均勻后靜置脫泡，進行紡絲或刮膜，溶劑相轉(zhuǎn)化法成膜。所得高分子膜具有透氧速率高、氧通量大、高選擇透過性且機械、化學穩(wěn)定性能均良好的特點，用除氧高分子膜處理后的水質(zhì)可以達到工業(yè)鍋爐用水標準。膜制備過程簡單，易于商業(yè)化，有很大的應用前景。
文檔編號B01D71/06GK102512984SQ201110448930
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者于萍, 李婷, 林言聞, 羅運柏 申請人:武漢大學