一種海水淡化微納米膜材料、其制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及一種
薄膜材料，特別涉及到一種
海水淡化微納米膜材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于膜材料技術(shù)和
海水淡化領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002] 水是生命的源泉，是
支撐經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的必需資源。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和城市化
進(jìn)程的不斷推進(jìn)，水資源總量短缺和
時(shí)空匹配矛盾日益突出，特別在沿海地區(qū)和海島，水資源缺乏已成為制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的
瓶頸之一。全球超過十億人缺乏
淡水，相關(guān)學(xué)者推算，到2025年將有三分之二的世界人口面臨缺乏淡水。與此同時(shí)，海水資源非常豐富，如何將海水淡
化成飲用水是人類一直追求的目的。海水淡化作為穩(wěn)定的水資源增量技術(shù)，是解決我國沿海和臨海地區(qū)水資源供需矛盾、優(yōu)化水資源結(jié)構(gòu)和保障供水安全的重要戰(zhàn)略選擇。
[0003] 常用的海水淡化途徑過濾法，但是從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，其的所需的過濾膜需經(jīng)常更換，成本高、技術(shù)難度大、耗能大、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重，從海
水處理的效果考慮，其依舊存在膜
結(jié)垢、脫
硼效率低(海水中硼的濃度為4-7mg/L，其具有再生性毒性)和細(xì)菌
腐蝕等問題，嚴(yán)重制約其發(fā)展。
[0004]
專利CN104941461A公布了一種海水淡化用納濾膜及其制備方法，其結(jié)構(gòu)包括
無紡布層、聚砜多孔支撐層、超薄多孔過渡層和聚酰胺交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)脫鹽層；在聚砜多孔支撐層和聚酰胺交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)脫鹽層之間具有厚度為5-10μm的超薄多孔過渡層；還涉及納濾膜的制備方法，包括聚砜多孔支撐層的制備、超薄多孔過渡層的制備、聚酰胺交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)脫鹽層的制備步驟。與本技術(shù)相比，制備方法有明顯差異，從效果而言并未提及到硼元素的處理。另外，在納濾膜的制備過程中采用大量的
有機(jī)溶劑，在解決海水淡化問題的同時(shí)帶來了水的二次污染，增加處理成本。
[0005] 專利CN107812452A公布了一種海水淡化膜及其制備方法，包括以下步驟：A、制備成膜劑：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶劑中，靜置至形成透明膠狀物，所述透明膠狀物為成膜劑；B、取溶劑，高速攪拌，將物料投入至所述溶劑中，高速分散；所述物料為：
納米級二
氧化錳；
碳納米管；納米級導(dǎo)電黑粒；C、將步驟A得到的成膜劑投入所述步驟B中，高速分離20～40min，得到納米混合物；D、將步驟C的納米混合物涂布于骨架上，通
風(fēng)，干燥，得到海水淡化膜；其中，上述的溶劑為苯類、
酮類、酯類、醚類中任意一種。與本技術(shù)相比，制備方法有明顯差異，另外，其成分復(fù)雜，制備過程繁瑣，并且使用的
有機(jī)溶劑依舊會產(chǎn)生二次
水體污染的問題，這制約著海水淡化膜材料的發(fā)展。
[0006] 德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的余桂華等人發(fā)展了一種具有分級納米結(jié)構(gòu)的凝膠用于海水
蒸發(fā)，其蒸發(fā)效率在一個(gè)太陽下能夠達(dá)到3.2kg/m2/h，但是其的材料強(qiáng)度僅有104Pa,并且制備過程要經(jīng)過10次
冷凍干燥，比較復(fù)雜(Nature?Nanotechnology，2018，13，489–495)。
[0007] 南京大學(xué)朱嘉教授課題組利用海水蒸發(fā)過程中的所產(chǎn)生的
蒸汽放出的熱量，將收集容器中的滅菌(Advanced?Materials，DOI:10.1002/adma.201805159)，但是，其對海水中的細(xì)菌沒有抑制作用。
發(fā)明內(nèi)容
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種海水淡化微納米膜材料，以克服
現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0009] 本發(fā)明的又一目的在于提供所述海水淡化微納米膜材料的制備方法。
[0010] 本發(fā)明的還有一目的在于提供所述海水淡化微納米膜材料的應(yīng)用。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
[0012] 本發(fā)明
實(shí)施例提供了一種海水淡化微納米膜材料，所述海水淡化微納米膜材料具有分層結(jié)構(gòu)，所述分層結(jié)構(gòu)包括支撐層以及設(shè)置于所述支撐層上的碳基-
納米粒子雜化薄膜層，所述碳基-納米粒子雜化薄膜層包括碳基材料薄膜層以及與所述碳基材料薄膜層復(fù)合的納米粒子。
[0013] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種海水淡化微納米膜材料的制備方法，其包括：
[0014] 將碳基材料分散于第一液相體系中形成碳基材料分散液；
[0015] 將所述碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至第二液相體系的液面上，之后進(jìn)行毛細(xì)
擠壓，形成碳基材料薄膜層；
[0016] 將所述碳基材料薄膜層轉(zhuǎn)移至納米粒子溶液體系中，并進(jìn)行蒸發(fā)沉積，使多個(gè)納米粒子沉積在所述碳基材料薄膜層上，形成碳基-納米粒子雜化薄膜層；
[0017] 以及，采用
自上而下的毛細(xì)
力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將所述碳基-納米粒子雜化薄膜層轉(zhuǎn)移至支撐層表面，從而獲得所述海水淡化微納米膜材料。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述海水淡化微納米膜材料于海水淡化領(lǐng)域的用途。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] 1)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料通過調(diào)控碳基材料的種類及相對含量可以實(shí)現(xiàn)碳基薄膜材料的形貌、厚度和孔徑等尺寸精確可控；
[0021] 2)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料具有較強(qiáng)的耐候性，在高溫、高鹽、強(qiáng)
堿溶劑體系中浸泡24小時(shí)后，仍可循環(huán)使用50次及以上；
[0022] 3)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料在不同的光強(qiáng)下都具有較高的蒸發(fā)速率(2.5-5.5kg/m2/h)；
[0023] 4)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料對含有不同離子(Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+)不同濃度(10-10000mg/L)的海水溶液均具有99.9％以上的截留率,均達(dá)到WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn)(103mg/L)；
[0024] 5)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料的抑菌性能達(dá)95％以上；
[0025] 6)本發(fā)明提供的海水淡化微納米膜材料的制備方法對環(huán)境因素要求低，工藝簡單，價(jià)格低廉，無需昂貴和復(fù)雜的制備儀器、高溫作用和催化劑，耗時(shí)少，并且，在制備過程中不會產(chǎn)生大量的廢二次污染，不會對周圍環(huán)境造成不利影響，減少后處理成本，能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，具有較好的規(guī)?；苽鋺?yīng)用前景。
附圖說明
[0026] 圖1是本發(fā)明一典型實(shí)施方案之中一種海水淡化微納米膜材料的分層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2a和圖2b是本發(fā)明實(shí)施例1所獲海水淡化微納米膜材料的照片。
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所獲海水淡化微納米膜材料的掃描電鏡界面圖。
[0029] 圖4a和圖4b是本發(fā)明實(shí)施例1所獲海水淡化微納米膜材料用于海水淡化實(shí)驗(yàn)，不同濃度的離子的截留率示意圖。
[0030] 圖5是本發(fā)明對照例5中海水淡化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收容器中的滅菌過程示意圖。
具體實(shí)施方式
[0031] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本案
發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實(shí)施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。
[0032] 作為本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)方面，其所涉及的系一種海水淡化微納米膜材料，如圖1所示，所述海水淡化微納米膜材料具有分層結(jié)構(gòu)，所述分層結(jié)構(gòu)包括支撐層以及設(shè)置于所述支撐層上的碳基-納米粒子雜化薄膜層，所述碳基-納米粒子雜化薄膜層包括碳基材料薄膜層以及與所述碳基材料薄膜層復(fù)合的納米粒子。
[0033] 所述海水淡化微納米膜材料具有尺寸、厚度可控的微納米結(jié)構(gòu)，利于水汽的運(yùn)輸與傳遞。具體的，此處的微納米結(jié)構(gòu)是指：(1)微米結(jié)構(gòu)：例如支撐層的厚度、碳基材料薄膜層(氧化
石墨烯的
片層尺寸、
碳納米管的長度等均可以是微米級的)；(2)納米結(jié)構(gòu)：例如支撐層的孔徑、納米粒子的尺寸、碳基材料薄膜層所含孔洞的孔徑等均可以是納米級的。
[0034] 在一些實(shí)施例中，所述支撐層包括紙支撐層、
泡沫支撐層等具有
隔熱作用的結(jié)構(gòu)，但不限于此。
[0035] 進(jìn)一步地，所述紙支撐層的材質(zhì)包括復(fù)合紙、印刷紙、紙袋紙、瓦楞紙、凹版紙、凸版紙或
牛皮紙，因印刷紙價(jià)格力學(xué)性能優(yōu)異，易于與碳基材料復(fù)合并且價(jià)格低廉，因此優(yōu)選印刷紙，但不僅限于此。
[0036] 進(jìn)一步地，所述泡沫支撐層的材質(zhì)包括聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、酚
醛泡沫或聚
氨酯泡沫，因聚氨酯泡沫具有質(zhì)輕、隔熱、減震、吸水率低，因此優(yōu)聚氨酯泡沫，但不僅限于此。
[0037] 進(jìn)一步地，所述紙支撐層的平滑度為20～60s。
[0038] 進(jìn)一步地，所述紙支撐層的水分含量為2～8wt％。
[0039] 進(jìn)一步地，所述紙支撐層的形貌(特別是其截面形狀)包括鋸齒形、平紋形、菱形、階梯形或
螺紋形，但不僅限于此。
[0040] 進(jìn)一步地，所述支撐層的面積為0.2～16.0m2，支撐層的厚度為1μm～2cm。
[0041] 進(jìn)一步地，所述支撐層所含孔洞的孔徑為100nm～2μm。
[0042] 在一些實(shí)施例中，所述碳基材料薄膜層的材質(zhì)包括碳基材料，所述碳基材料包括碳納米管、氧化
石墨烯等，但不僅限于此。
[0043] 在一些實(shí)施例中，所述碳納米管包括氨基化碳納米管、羧基化碳納米管、羥基化碳納米管等中的任意一種或兩者以上的組合，但不僅限于此。
[0044] 進(jìn)一步地，所述氨基化碳納米管中氨基含量為1～2wt％，所述羧基化碳納米管中羧基含量為1～1.5wt％，所述羥基化碳納米管中羥基含量為0.5～1.5wt％。
[0045] 進(jìn)一步地，所述氧化石墨烯包括羧基化氧化石墨烯、羥基化氧化石墨烯等，但不僅限于此。更進(jìn)一步地，所述羧基化氧化石墨烯中羧基含量為1～2.5wt％，所述羥基化氧化石墨烯中羥基含量為1.5～2.5wt％。
[0046] 在一些實(shí)施例中，所述碳納米管與氧化石墨烯的
質(zhì)量比為1：4～4：1。
[0047] 進(jìn)一步地，為了提高碳基材料在溶劑中的分散性，所述碳納米管的長度控制在100nm～1μm，所述氧化石墨烯的片層尺寸控制在300nm～3μm。
[0048] 在一些實(shí)施例中，所述碳基材料薄膜層的厚度為1～10μm，優(yōu)選為2～4μm，精確度為5～20nm，孔徑為10～50nm，優(yōu)選為20～30nm，精確度為2～10nm。
[0049] 在一些實(shí)施例中，所述納米粒子包括二氧化
鈦、
二氧化硅、氮化硅、氧化鋅或石墨烯
量子點(diǎn)中的任意一種或兩種以上的組合，所述納米粒子還可包括二氧化鈦-金復(fù)合納米粒子、
二氧化硅-金復(fù)合納米粒子等。
[0050] 其中，所述二氧化鈦-金復(fù)合納米粒子包括二氧化鈦納米粒子與金納米粒子的復(fù)合物，所述二氧化硅-金復(fù)合納米粒子包括二氧化硅納米粒子與金納米粒子的復(fù)合物。
[0051] 進(jìn)一步地，二氧化鈦、二氧化硅、氮化硅、氧化鋅、石墨烯量子點(diǎn)等納米粒子的尺寸為10～200nm。
[0052] 進(jìn)一步地，所述金納米粒子的尺寸為50～500nm。
[0053] 進(jìn)一步地，所述金納米粒子的形狀包括球狀、棒狀、指南針狀或五
角星狀等，但不僅限于此。在一些實(shí)施例中，所述海水淡化微納米膜材料具有較強(qiáng)的耐候性，在高溫(50～150℃)、高鹽(鹽濃度為0.1～10mol/L)、強(qiáng)堿(例如0.1～1mol/L氫氧化鈉)溶劑體系中浸泡
24小時(shí)后，仍可循環(huán)使用50次以上。
[0054] 進(jìn)一步地，所述海水淡化微納米膜材料的抑菌性能在95％以上。
[0055] 進(jìn)一步地，所述海水淡化微納米膜材料在不同的光強(qiáng)下都具有較高的蒸發(fā)速率(約2.5～5.5kg/m2/h)。
[0056] 進(jìn)一步地，所述海水淡化微納米膜材料對含有不同離子(Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+)不同濃度(10～10000mg/L)的海水溶液均具有99.9％以上的截留率。
[0057] 綜上所述，本發(fā)明的海水淡化微納米膜材料對不同離子具有高淡化率、高離子截留率等優(yōu)勢，更重要的是，其具有降低海水中硼離子含量及抑菌的特點(diǎn)，為目前海水淡化膜材料面臨的嚴(yán)峻問題提供技術(shù)解決途徑。
[0058] 作為本發(fā)明技術(shù)方案的另一個(gè)方面，其還涉及一種海水淡化微納米膜材料的制備方法，其包括：
[0059] 將碳基材料分散于第一液相體系中形成碳基材料分散液；
[0060] 將所述碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至第二液相體系的液面上，之后進(jìn)行毛細(xì)擠壓，形成碳基材料薄膜層；
[0061] 將所述碳基材料薄膜層轉(zhuǎn)移至納米粒子溶液體系中，并進(jìn)行蒸發(fā)沉積，使多個(gè)納米粒子沉積在所述碳基材料薄膜層上，形成碳基-納米粒子雜化薄膜層；
[0062] 以及，采用自上而下的毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將所述碳基-納米粒子雜化薄膜層轉(zhuǎn)移至支撐層表面，從而獲得所述海水淡化微納米膜材料。
[0063] 在一些實(shí)施例中，所述碳基材料分散液的濃度為0.1～2mg/ml，總體積用量是10～30ml。
[0064] 其中，所述碳基材料包括碳納米管、氧化石墨烯等，但不僅限于此。碳納米管、氧化石墨烯等的種類如前文所述，此處不再贅述。
[0065] 進(jìn)一步地，所述第一液相體系包括
乙醇、丙三醇、乙二醇等中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
[0066] 進(jìn)一步地，所述第二液相體系包括乙醇、水等，但不限于此。
[0067] 進(jìn)一步地，所述碳基材料分散液的轉(zhuǎn)移方式包括
噴涂、蠕動注射、
旋涂、
浸涂等，優(yōu)選噴涂和蠕動注射結(jié)合的方法，其中，噴涂的速率為25～50mL/min，蠕動注射速率為1～4mL/min，抽液速度為1～3mL/min。
[0068] 在一些實(shí)施例中，所述制備方法包括：通過毛細(xì)擠壓將前述溶液形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜層，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，因此毛細(xì)力優(yōu)選控制在1.5～5.5N。
[0069] 在一些實(shí)施例中，所述納米粒子溶液體系包括納米粒子和溶劑。
[0070] 其中，所述納米粒子包括二氧化鈦、二氧化硅、氮化硅、氧化鋅或石墨烯量子點(diǎn)中的任意一種或兩種以上的組合，所述納米粒子還可包括二氧化鈦-金復(fù)合納米粒子、二氧化硅-金復(fù)合納米粒子等。納米粒子的種類、尺寸等如前文所述，此處不再贅述。
[0071] 進(jìn)一步地，蒸發(fā)沉積的納米粒子的溶劑為乙醇、乙二醇、丙三醇、水等中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
[0072] 進(jìn)一步地，所述納米粒子溶液體系的濃度為0.01～0.1mol/L。
[0073] 在一些實(shí)施例中，所述蒸發(fā)沉積的
溫度為30～80℃，蒸發(fā)沉積的時(shí)間為0.5～3h。
[0074] 在一些實(shí)施例中，所述支撐層包括紙支撐層、泡沫支撐層等具有隔熱作用的結(jié)構(gòu)，但不限于此。支撐層的種類如前文所述，此處不再贅述。
[0075] 綜上所述，本發(fā)明的制備方法工藝簡單，無需昂貴的制備儀器、高溫作用和催化劑，耗時(shí)少，并且，在制備過程中不會產(chǎn)生大量的廢二次污染，不涉及到溶劑二次污染的問題，減少后處理成本，具有較好的規(guī)?；苽鋺?yīng)用前景。
[0076] 本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面還提供了前述的海水淡化微納米膜材料于海水淡化領(lǐng)域的用途。由前述制備工藝，本發(fā)明的海水淡化膜材料具有高淡化率、高截留率、抑菌等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，制備工藝簡單、價(jià)格低廉、不需要昂貴和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，且不會對周圍環(huán)境造成不利影響，能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。
[0077] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及若干較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的解釋說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0078] 實(shí)施例1
[0079] 1.將體積為10ml、質(zhì)量比為0.5：2的氨基化碳納米管(氨基率1％，碳納米管長度為100nm)和羥基化氧化石墨烯(羥基率1.5％，石墨烯的尺寸為300nm)分散到100ml的乙醇溶液中，超聲分散2h，得到0.1mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0080] 2.通
過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至水面上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為25mL/min，1min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是1mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的乙醇，抽液速率是1mL/min；
[0081] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在1.5N；
[0082] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.01mol/L的二氧化鈦/金復(fù)合納米粒子的乙醇溶液體系中，在30℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積3h，其中，二氧化鈦的尺寸為10nm，金納米粒子的尺寸為50nm，形狀為球狀；
[0083] 5.采用自上而下的毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面積為0.2m2，厚度為1μm，平滑度為20s，水分含量為2wt％，形貌為鋸齒形，孔徑為100nm的復(fù)合紙上。
[0084] 6.對步驟5所獲得的薄膜進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。
[0085] 在海水淡化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，其對海水的淡化總量達(dá)3.5kg/m2/h。圖2a和圖2b表明薄膜的尺寸為0.2m2，圖3證明膜與復(fù)合紙上分層結(jié)構(gòu)清晰可見且二者結(jié)合緊密，膜的厚度約4μm，孔徑為20nm。圖4a和圖4b證明在海水淡化實(shí)驗(yàn)時(shí)，海水淡化膜對不同的離子、不同濃度的離子(10-10000mg/L)均具有99.92％以上的截留率，所包含的離子包括Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+中的一種或多種；抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)97％。
[0086] 實(shí)施例2
[0087] 1.將體積為20ml、質(zhì)量比為1：2的羧基化碳納米管(羧基率1.5％，碳納米管長度為500nm)和羧基化氧化石墨烯(羥基率1％,石墨烯的尺寸為1μm)分散到200ml的乙醇溶液中，超聲分散2h，得到濃度為0.5mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0088] 2.通過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至水面上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為35mL/min，1min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是4mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的乙醇，抽液速率是3mL/min；
[0089] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在3.5N；
[0090] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.05mol/L的氮化硅的水醇溶液體系中，在50℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積1.5h，其中，氮化硅的尺寸為100nm；
[0091] 5.采用自上而下的毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面積為8m2，厚度為5μm，平滑度為40s，水分含量為6wt％，形貌為螺紋形，孔徑為1μm的瓦楞紙上。
[0092] 6.對步驟5所獲得的薄膜進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。結(jié)果表明，薄膜的尺寸為8m2，膜的厚度約5.2μm，孔徑為25nm。在海水淡化實(shí)驗(yàn)中,對海水的淡化總量達(dá)2.5kg/m2/h，對200mg/L的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+均具有99.99％以上截留率。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)95.8％。
[0093] 實(shí)施例3
[0094] 1.將體積為20ml、質(zhì)量比為4：1的羧基化碳納米管(羧基率1％，碳納米管長度為1μm)和羥基化氧化石墨烯(羥基率2.5％，石墨烯的尺寸為3μm)分散到100ml的乙醇溶液中，超聲分散2h，得到濃度為1.0mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0095] 2.通過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液30ml轉(zhuǎn)移至水面上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為50mL/min，0.5min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是4mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的乙醇，抽液速率是3mL/min；
[0096] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在5.5N；
[0097] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.1mol/L的二氧化硅的乙二醇溶液體系中，在80℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積0.5h，其中，二氧化硅的尺寸為200nm；
[0098] 5.采用自上而下的毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面2
積為16m，厚度為2cm，孔徑為1μm的聚苯乙烯泡沫上。
[0099] 6.對步驟5所獲得的薄膜進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。結(jié)果表明，薄膜的尺寸為16m2，膜的厚度約5μm，孔徑為2μm。在海水淡化實(shí)驗(yàn)，對海水的淡化總量達(dá)5.5kg/m2/h，對200mg/L的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+均具有99.99％以上截留率。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)99.9％。
[0100] 實(shí)施例4
[0101] 1.將體積為10ml、質(zhì)量比為1：2的氨基化碳納米管(氨基率2％，碳納米管長度為200nm)和羥基化氧化石墨烯(羥基率2％，石墨烯的尺寸為600nm)分散到100ml的乙二醇/丙三醇(體積比2:1)溶液中，超聲分散1.5h，得到濃度為1.5mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0102] 2.通過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至乙醇液面上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為35mL/min，0.25min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是2.5mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的乙二醇/丙三醇，抽液速率是2.5mL/min；
[0103] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在3.5N；
[0104] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.03mol/L的二氧化硅/金復(fù)合納米粒子的水溶液體系中，在45℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積1.2h，其中，二氧化硅的尺寸為30nm，金納米粒子的尺寸為100nm，形狀為棒狀；
[0105] 5.采用毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面積為5m2，厚度為1cm，平滑度為35s，水分含量為4wt％，形貌為階梯形，孔徑為180nm的凸版紙上。
[0106] 6.對步驟5所獲得的薄膜進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。結(jié)果表明，薄膜的尺寸為8m2，膜的厚度約10μm，孔徑為30nm。在海水淡化實(shí)驗(yàn)中，對海水的淡化總量達(dá)4.9kg/m2/h，對200mg/L的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+均具有99.92％以上截留率。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)97.5％。
[0107] 實(shí)施例5
[0108] 1.將體積為15ml、質(zhì)量比為1：2的羥基化碳納米管(羧基率1.5％，碳納米管長度為250nm)和羧基化氧化石墨烯(羧基率2.5％，石墨烯的尺寸為1μm)分散到120ml的乙二醇/乙醇(體積比1:2)溶液中，超聲分散2.5h，得到濃度為2mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0109] 2.通過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至乙醇/水體系上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為35mL/min，0.45min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是3.2mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的乙二醇/水，抽液速率是2.8mL/min；
[0110] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在4.2N；
[0111] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.04mol/L的石墨烯量子點(diǎn)的乙醇溶液體系中，在55℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積1.5h，其中，石墨烯量子點(diǎn)的尺寸為100nm；
[0112] 5.采用毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面積為10m2，厚度為1cm，孔徑為300nm的酚醛泡沫上。
[0113] 6.對步驟5所獲得的薄膜材料進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。結(jié)果表明，薄膜的尺寸為10m2，膜的厚度約1μm，孔徑為50nm。在海水淡化實(shí)驗(yàn)中,對海水2 + 2+ 2+ + 2+ 3+
的淡化總量達(dá)4.4kg/m/h，對200mg/L的Na、Mg 、Ca 、K 、Sr 、B 均具有99.90％以上截留率。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)98.6％。
[0114] 實(shí)施例6
[0115] 1.將體積為25ml、質(zhì)量比為4:1的羥基化碳納米管(羥基率0.5％，碳納米管長度為6000nm)和羧基化氧化石墨烯(羥基率1.8％，石墨烯的尺寸為2.5μm)分散到100ml的丙三醇/乙醇(體積比1:1)溶液中，超聲分散1.5h，得到濃度為1.0mg/ml分散均勻的碳基材料分散液；
[0116] 2.通過噴涂并后續(xù)蠕動注射的方式將步驟1中所獲得碳基材料分散液轉(zhuǎn)移至丙三醇/水液面上，為了保證薄膜材料的均勻性，噴涂速率為45mL/min，0.45min后進(jìn)行蠕動注射，注射速率是3.5mL/min，最后進(jìn)行抽液以盡快出去多余的丙三醇/水，抽液速率是3.3mL/min；
[0117] 3.通過毛細(xì)擠壓將溶液步驟2所獲得疏松的薄膜進(jìn)行擠壓，形成一層均勻、致密、穩(wěn)定和具有一定有序性的碳基材料薄膜，毛細(xì)力的大小影響孔的致密性及強(qiáng)度，毛細(xì)力控制在4.6N；
[0118] 4.將碳基材料薄膜轉(zhuǎn)移至于濃度為0.08mol/L的氧化鋅納米粒子的乙醇溶液體系中，在65℃下進(jìn)行蒸發(fā)沉積2h，其中，氧化鋅的尺寸為150nm；
[0119] 5.采用毛細(xì)力輔助界面轉(zhuǎn)移方法將步驟4所獲得的碳基薄膜轉(zhuǎn)移至面積為12m2，厚度為2cm，孔徑為2μm的聚氨酯泡沫上。
[0120] 6.對步驟5所獲得的薄膜進(jìn)行形貌分析及海水淡化性能測試和抑菌性能測試。結(jié)果表明，薄膜的尺寸為12m2，膜的厚度約1μm，孔徑為50nm。在海水淡化實(shí)驗(yàn)中對海水的淡化總量達(dá)5.1kg/m2/h，對200mg/L的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、B3+均具有99.94％以上截留率。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水淡化膜的細(xì)菌的抑制率達(dá)99.4％。
[0121] 對照例1：公開號為CN4941461A的專利公開了一種海水淡化用納濾膜及其制備方法，其海水脫鹽率在31％-98％之間，脫鹽率較低。
[0122] 對照例2：公開號為CN7812452A的專利公開了一種海水淡化膜及其制備方法，但其海水淡化膜僅僅對水中的離子具有截留率，對細(xì)菌沒有抑制效果。
[0123] 對照例3：公開號為CN5209160A的專利公開了用于海水淡化的分離膜及其制造方法，但其分離膜具有偏低的離子截留率，并且對細(xì)菌無抑制作用。
[0124] 對照例4：德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的余桂華等人發(fā)展了一種具有分級納米結(jié)構(gòu)的凝膠用于海水蒸發(fā)，其蒸發(fā)效率在一個(gè)太陽下能夠達(dá)到3.2kg/m2/h，但是其的材料強(qiáng)度僅有104Pa,并且制備過程要經(jīng)過10次冷凍干燥，比較復(fù)雜(Nature?Nanotechnology，2018，13，489–495)，并且沒有抑菌作用。
[0125] 對照例5：南京大學(xué)朱嘉教授課題組利用海水蒸發(fā)過程中的所產(chǎn)生的蒸汽放出的熱量，將收集容器中的滅菌(Advanced?Materials，DOI:10.1002/adma.201805159)，其過程示意圖參見圖5，但是，其對海水中的細(xì)菌沒有抑制作用。
[0126] 此外，本案發(fā)明人還參照實(shí)施例1-實(shí)施例6的方式，以本
說明書中列出的其它原料和條件等進(jìn)行了試驗(yàn)，并同樣制得了具有相應(yīng)技術(shù)效果的具有高淡化率、高截留率、抑菌等優(yōu)點(diǎn)的海水淡化微納米膜材料。
[0127] 應(yīng)當(dāng)理解，以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
