用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜及其制备方法

摘要

本发明公开了用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜及其制备方法，属于水处理的技术领域。在所述电荷梯度水凝胶膜的截面上，电荷浓度呈连续梯度分布。与传统的多孔疏水膜和传统的太阳能海水淡化蒸发器相比，由于水凝胶中的聚合物网络对液态水的束缚作用和排盐效应，水凝胶膜具有抵抗有机污染和无机盐垢污染的性能，并且，在截面方向上可形成渗透压泵效应，因此，提供了更快的输水速率和更强的排盐效应，可实现更高的产水量和更强的抗污染性。对超高盐浓度的污水也可进行长时间的稳定处理，甚至实现零液体排放。

权利要求

1.用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，制备两块电荷浓度不同的水凝胶预聚体膜；

S2，将两块所述水凝胶预聚体膜进行紧密贴合后，放置在无氧环境中进行化学交联，同时，电荷从高浓度端向低浓度端扩散，形成一块电荷浓度呈连续梯度分布的水凝胶膜。

2.根据权利要求1所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述S1具体为：

S101，制备两份电荷浓度不同的水凝胶预聚体溶液；

S102，将两份所述水凝胶预聚体溶液分别倒入不同的模具中进行物理交联，以固化成所述水凝胶预聚体膜。

3.根据权利要求2所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述水凝胶预聚体溶液为引发剂、交联剂、增稠剂和单体混合后得到的均一溶液，所述单体包括中性单体和带电单体中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，两份所述水凝胶预聚体溶液中，单体与引发剂摩尔比均为1:0.0001～1:0.1，单体与交联剂摩尔比均为1:0.0001～1:0.1，单体与增稠剂摩尔比均为1:0.001～1:1。

5.根据权利要求3所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述带电单体采用丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠、4‑乙烯基‑丙磺酸钠、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠、3‑丙烯酰胺丙基‑三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、乙烯亚胺、乙烯胺、乙烯吡啶中的一种。

6.根据权利要求3所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述中性单体采用丙烯酰胺、N‑羟甲基丙烯酰胺、N‑羟乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、乙二醇中的一种。

7.根据权利要求1所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，还包括S3，将S2中形成的电荷梯度水凝胶膜全部浸泡在吸光剂中，使吸光剂进入到电荷梯度水凝胶膜中。

8.根据权利要求1所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，还包括S3，将S2中形成的电荷梯度水凝胶膜电荷浓度高的一侧浸泡在吸光剂中，使吸光剂集中在电荷梯度水凝胶膜电荷浓度高的一侧。

9.根据权利要求7或8所述的用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述吸光剂采用聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、碳纳米管、碳粉中的一种或多种。

10.用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜，其特征在于，采用如权利要求1所述的方法制成，在所述电荷梯度水凝胶膜的截面上，电荷浓度呈连续梯度分布。

说明书

用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于水处理的技术领域，更具体地，涉及用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着世界人口的快速增长，人类活动的不断加剧以及由此引发的气候变化和环境污染，地球上能够直接饮用的淡水资源日渐枯竭，水危机已成为全球人类面临的最严重挑
战之一，大力发展海水淡化技术将成为缓解淡水资源紧缺的重要途径之一。

[0003] 工业化海水淡化技术按照热力学原理主要可分为反渗透技术和热法脱盐技术两大类。反渗透法由于能耗低、装置简单，是目前应用最为广泛的淡化技术，然而，反渗透法不
能处理盐度大于70g/L的高浓盐水。热法海水淡化技术则由于操作条件对盐度不敏感，可以
处理反渗透技术不能处理的高浓度盐水。其中，膜蒸馏和太阳能海水淡化技术作为新兴的
热法海水淡化技术，由于可利用工业废热和太阳能直接驱动脱盐，因此，逐渐受到人们关
注。

[0004] 然而，不论是膜蒸馏还是太阳能海水淡化技术，在膜的蒸发界面处容易沉积大量的有机或无机污染物，降低系统的产水率和稳定性，膜污染问题这一挑战严重阻碍了热法
海水淡化技术的应用。而水凝胶是一种以水为分散介质的三维聚合物网络，其可以作为水
蒸发发生器应用在热法海水淡化系统中具有优异的抗污染性，但如何同时提升水凝胶膜的
抗污染和产水率仍然面临挑战。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜，其目的在于解决热法海水淡化系统的产水率和抗污染稳定性无法同时兼顾的
技术问题。

[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜，在所述电荷梯度水凝胶膜的截面上，电荷浓度呈连续梯度分布。

[0007] 通过采用上述技术方案，与传统的多孔疏水膜和传统的太阳能海水淡化蒸发器相比，水凝胶膜具有抵抗有机污染和无机盐垢污染的性能。其抵抗有机污染的性能是由于聚
合物网络对液态水的束缚作用，其抵抗无机盐垢污染的性能是由于水凝胶本身的高渗透
压。并且，由于水凝胶的渗透压大小与电荷浓度成正比关系，电荷梯度水凝胶膜在截面方向
上可形成一个渗透压差，该渗透压差为水凝胶内部水分的输运提供了额外的驱动力，从而
加快输水速率。因此，该电荷梯度水凝胶膜在热法海水淡化中可实现更高的产水量和更强
的抗污染性。对超高盐浓度的污水也可进行长时间的稳定处理，甚至可以把污水中的纯水
与溶质完全分离，只留下固态副产物，最终实现零液体排放。

[0008] 按照本发明的另一个方面，提供了用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，包括以下步骤：

[0009] S1，制备两块电荷浓度不同的水凝胶预聚体膜；

[0010] S2，将两块所述水凝胶预聚体膜进行紧密贴合后，放置在无氧环境中进行化学交联，同时，电荷从高浓度端向低浓度端扩散，形成一块电荷浓度呈连续梯度分布的水凝胶
膜。

[0011] 通过上述技术方案，可制备上述的电荷梯度水凝胶膜，通过先制备两块预先成型的预聚体膜，然后再将二者进行化学交联来实现电荷的扩散，形成连续的电荷梯度分布，操
作简单，成本低廉，可规模化生产，能促进热法海水淡化领域的工业进步。

附图说明

[0012] 图1是本申请电荷梯度水凝胶膜结构示意图；

[0013] 图2是实施例一的电荷梯度水凝胶膜与商业聚四氟乙烯膜在不同温度下的水通量对比示意图；

[0014] 图3是实施例一的电荷梯度水凝胶膜在真空膜蒸馏系统中对高浓度污水连续处理200小时的水通量与渗透液电导率变化示意图。

[0015] 图中，1、化学交联网络；2、带电官能团；3、物理交联网络。

具体实施方式

[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0017] 如图1所示，本发明提出用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜，在水凝胶膜的截面上，电荷浓度呈连续梯度分布。

[0018] 具体地，由于水凝胶膜的化学组成包括有物理交联网络3和化学交联网络1，而化学交联网络1又是由单体通过化学交联形成，并且，其中的部分单体带有带电官能团2，因
此，本申请中的电荷浓度呈连续梯度分布，也就是带电官能团2在化学交联网络1中呈连续
梯度分布。在本申请这种水凝胶膜的截面方向上，可形成渗透压泵效应，从而提升了输水速
率和排盐效应。

[0019] 如图1所示，本发明还提出用于热法海水淡化的电荷梯度水凝胶膜的制备方法，可以用于制备上述的电荷梯度水凝胶膜，包括以下步骤：

[0020] S1，制备两块电荷浓度不同的水凝胶预聚体膜；

[0021] S2，将两块膜进行紧密贴合后，放置在无氧环境中进行化学交联，同时，电荷从高浓度端向低浓度端扩散，形成一块电荷浓度呈连续梯度分布的水凝胶膜。

[0022] 具体地，电荷可以全部为正电荷，也可以全部为负电荷；其中一块水凝胶预聚体膜可以为不带电，另一块为带电，也可以为两块膜均带电但电荷浓度不同。两块水凝胶膜紧密
贴合后放置在无氧器皿中，可以在室温下放置12小时进行化学交联，也可以提高温度进行
化学交联，此时，会减少所需的交联时间；更优选地，还可以事先分别对两块膜采用同样的
无氧环境、一定温度下进行预化学交联，然后再紧密贴合后进行上述的化学交联，不仅可以
减少紧密贴合后的化学交联时间，提高制备效率，还可以使形成的连续电荷浓度梯度结构
更加显著。

[0023] 形成的水凝胶膜高电荷浓度的一面为蒸发面，低电荷浓度的一面与待处理的海水处理液接触，处理液被工业废热或太阳能加热后，通过电荷梯度水凝胶膜输送至蒸发面蒸
发，然后收集到的水蒸气冷凝液化成纯水，本申请的水凝胶膜具有非常强的输水能力和阻
盐性，可以提高整个热法海水淡化时的产水率、抗污染性和稳定性。

[0024] 进一步地，S1具体包括：S101，制备两份电荷浓度不同的水凝胶预聚体溶液；

[0025] S102，将两份水凝胶预聚体溶液分别倒入不同的模具中进行物理交联，以固化成所述水凝胶预聚体膜。

[0026] 具体地，两份溶液可以分别倒入两个厚度相同的玻璃模具中，可以在烘箱中通过加热的方式进行物理交联，以加快水凝胶预聚体溶液的固化。

[0027] 进一步地，水凝胶预聚体溶液为引发剂、交联剂、增稠剂和单体溶解在水中采用搅拌或加热混合后得到的均一溶液，所述单体包括中性单体和带电单体中的一种或多种。

[0028] 具体地，其中一份水凝胶预聚体溶液可以仅包含中性单体，另一份则仅包含带电单体或带电单体与中性单体均包含；也可以为两份水凝胶预聚体溶液均只包含带电单体，
但带电单体的浓度不同；也可以为两份水凝胶预聚体溶液均包含有带电单体和中性单体，
且带电单体的浓度不同。通过上述这些搭配选择，可以制备出两份电荷浓度不同的水凝胶
预聚体溶液。这些单体在无氧环境中进行扩散，进行化学交联，逐步形成链状结构、网状结
构，最终形成化学交联网络1，当既包含有带电单体又包含又中性单体时，最终形成的水凝
胶膜中，低电荷浓度一面的化学交联网络1中带电单体与中性单体的摩尔比为10000：1～
10:1，高电荷浓度一面的化学交联网络1中带电单体与中性单体的摩尔比为1:10～1:
10000。

[0029] 更具体地，带电单体可以采用以下中的一种，如丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠、4‑乙烯基‑丙磺酸钠、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠、3‑丙烯酰胺
丙基‑三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、乙烯亚胺、乙烯胺、乙烯吡啶等。中性单
体可以采用以下中的一种，如丙烯酰胺、N‑羟甲基丙烯酰胺、N‑羟乙基丙烯酰胺、甲基丙烯
酸羟乙酯、乙二醇中等。交联剂可以采用以下中的一种，如N，N'‑亚甲基双丙烯酰胺、丙二
胺、丙烯酸等。引发剂可以采用氧化还原类引发剂、有机过氧化物、无机过氧化物、偶氮类引
发剂中的一种，如过硫酸铵、过硫酸钾、2‑羟基‑4'‑2‑羟基乙氧基‑2‑甲基苯乙酮、二苯乙酮
等，这些引发剂中，有的为热引发剂，在化学交联时，需要通过增加温度的条件来进行，例如
室温或加热，通常在一定范围内，温度越高，化学交联所需的时间就会越低；有的则为紫外
光引发剂，需要增加紫外光照射的条件来进行。增稠剂可以采用以下中的一种或多种，如琼
脂糖、纳米粘土、卡拉胶、海藻酸钠等，水凝胶内的物理交联网络3则通过增稠剂进行物理交
联形成。

[0030] 进一步地，两份水凝胶预聚体溶液中，引发剂与单体(中性单体和带电单体之和)的摩尔比相同，交联剂与单体的摩尔比也相同，增稠剂与单体的摩尔比也相同。两份溶液中
的各物质组成配比相同，可以使得形成的两块水凝胶预聚体膜的力学强度、韧性相同，最终
形成的水凝胶各处力学强度均一。

[0031] 进一步地，单体与引发剂的摩尔比为1:0.0001～1:0.1；单体与交联剂的摩尔比为1:0.0001～0:0.1；单体与增稠剂的摩尔比为1:0.001～1:1，两份水凝胶预聚体溶液均采用
此配比，可以使得最终制备出的水凝胶膜的机械强度最大，性能最佳。

[0032] 进一步地，本申请的水凝胶膜在用于太阳能海水淡化过程中，还可以通过吸光剂来提高淡化效果，即：还包括S3，将S2中形成的电荷梯度水凝胶膜全部浸泡在吸光剂中，使
吸光剂进入到电荷梯度水凝胶膜中。

[0033] 优选地，可以仅使S2中的电荷梯度水凝膜电荷浓度高的一侧浸泡在吸光剂中，使吸光剂集中在电荷梯度水凝胶膜电荷浓度高的一侧。

[0034] 具体地，吸光剂可以采用以下中的一种或多种，如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、碳纳米管、碳粉等。通过增加吸光剂，可以提高太阳能海水淡化的热能利用率。

[0035] 实施例一

[0036] S101，将丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸钠分别以摩尔比为1:1和1:0.1的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为3mol/L的单体溶液；然后向
两份单体溶液中加入相同比例的过硫酸铵作为引发剂，此引发剂为热引发剂，N，N‑亚甲基
双丙烯酰胺作为交联剂，纳米粘土作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.01；单
体与交联剂的摩尔比为1:0.01；单体与增稠剂的摩尔比为1:0.2；最后充分搅拌得到分散均
匀的水凝胶预聚体溶液；

[0037] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为100μm的密封玻璃模具中，在7℃的冰箱中静置30分钟，纳米粘土使得单体溶液的粘度增大，流动性减弱，将
两个装满单体溶液的玻璃模具放在50℃的烘箱中加热10分钟进行物理聚合，从而固化成水
凝胶预聚体膜；

[0038] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在真空密封盒中，室温下放置12小时进行化学交联，可得到在膜蒸馏
海水淡化中表现优异的电荷梯度水凝胶膜。

[0039] 下面将本实施例制备得到的电荷梯度水凝胶膜与商业用聚四氟乙烯膜(厂家：迈博瑞生物膜技术有限公司)在不同料液温度下的水通量进行对比，对比结果如图2所示，对
比过程具体为：将厚度为200μm的电荷梯度水凝胶膜与聚四氟乙烯膜分别应用在一个真空
膜蒸馏系统中，该系统中，膜的一侧与进料液(热盐水)直接接触，进料液的流速是7L/h；另
一侧抽真空至真空度为3kPa，将蒸发产生的高温蒸汽抽到外接的冷凝管(15℃)中液化，从
而得到渗透液(纯水)，通过测量一定时间下产生的渗透液体积的可以得到水通量，可以明
显发现，在料液温度相同的情况下，本申请的电荷梯度水凝胶膜的水通量明显高于商业用
聚四氟乙烯膜的水通量，说明本申请的电荷梯度水凝胶膜可以实现更高的产水量。

[0040] 下面再将本实施例制备得到的电荷梯度水凝胶膜在真空膜蒸馏系统中对含盐量高达130g/L的高浓度污水连续处理200小时，进料液的温度为60℃，其他实验参数与上述图
2实验中的参数一致，其水通量与渗透液导电率的结果如图3所示，渗透液的电导率可以反
映出渗透液(纯水)的含盐量，电导率越高，含盐量越高，可以发现，经过本申请的电荷梯度
水凝胶膜处理1h后获得的渗透液导电率不超过5μS/cm，含盐量明显较低，说明本申请的电
荷梯度水凝胶膜具有优良的排盐效应。

[0041] 实施例二

[0042] S101，将丙烯酰胺和3‑丙烯酰胺丙基‑三甲基氯化铵分别以摩尔比为1:1和1:0.1的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为3mol/L的单体溶液；然后向两
份单体溶液中加入相同比例的过硫酸钾作为引发剂，此引发剂为热引发剂，N，N‑亚甲基双
丙烯酰胺作为交联剂，纳米粘土作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.01；单体
与交联剂的摩尔比为1:0.01；单体与增稠剂的摩尔比为1:0.2；最后充分搅拌得到分散均匀
的水凝胶预聚体溶液；

[0043] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为20μm的密封的玻璃模具中，在7℃的冰箱中静置30分钟，纳米粘土使得单体溶液的粘度增大，流动性减弱；将
两个装满单体溶液的玻璃模具放在50℃的烘箱中加热10分钟，进行物理聚合，从而固化成
水凝胶预聚体膜；

[0044] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在真空密封盒中，室温下放置12小时进行化学交联后，得到电荷梯度
水凝胶膜；

[0045] S3，将S2得到的电荷梯度水凝胶膜中完全浸泡在均匀的吡咯溶液中，使得吡咯原位聚合在电荷梯度水凝胶膜中，得到一种具有强吸光率的电荷梯度水凝胶膜，在应用在太
阳能海水淡化时，表现优异。

[0046] 实施例三

[0047] S102，将丙烯酰胺和丙烯酸分别以摩尔比为1:0.2和1:0的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为3mol/L的单体溶液，即其中一份单体溶液中仅有中性单
体；然后向两份单体溶液中加入相同比例的2‑羟基‑4'‑2‑羟基乙氧基‑2‑甲基苯乙酮作为
引发剂，此引发剂为紫外光引发剂、交联剂‑N，N‑亚甲基双丙烯酰胺、增稠剂‑琼脂糖；其中，
单体与引发剂的摩尔比为1:0.001；单体与交联剂的摩尔比为1:0.0005；单体与增稠剂的摩
尔比为1:0.05；最后在95℃的水浴锅中加热搅拌30分钟可得到透明均一的水凝胶预聚体溶
液；

[0048] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为100μm的密封的玻璃模具中，在7℃的冰箱中静置20分钟，琼脂糖形成物理交联网络完全凝胶化，即可得到
水凝胶预聚体膜；

[0049] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在更大的玻璃容器中，向玻璃容器中通入氮气后密封，形成无氧环境，
然后将玻璃容器放在波长为365nm的紫外灯下照射4小时进行化学交联后，得到电荷梯度水
凝胶膜；

[0050] S3，将S2得到的电荷梯度水凝胶膜中电荷浓度高的一面(即蒸发面)浸泡在均匀的苯胺溶液中，使得苯胺原位聚合在电荷梯度水凝胶膜的蒸发面上，得到一种可以局域热集
中的电荷梯度水凝胶膜，可更好地应用在太阳能海水淡化中。

[0051] 实施例四

[0052] S101，将不同摩尔量的丙烯酸溶解在相同体积的水中配制出两份丙烯酸浓度分别为3mol/L和1mol/L的单体溶液，即两份溶液中均只含有带电单体；然后向两份单体溶液中
加入相同比例的过硫酸钾作为引发剂，此引发剂为热引发剂，N，N‑亚甲基双丙烯酰胺作为
交联剂，海藻酸钠作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.02；单体与交联剂的摩
尔比为1:0.1；单体与增稠增稠剂的摩尔比为1:2；最后充分搅拌得到分散均匀的水凝胶预
聚体溶液；

[0053] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为20μm的密封的玻璃模具中，在室温下静置30分钟，海藻酸钠使得单体溶液的粘度增大，流动性减弱；然后将
两个装满单体溶液的玻璃模具放在50℃的烘箱中加热15分钟，通过物理交联可得到水凝胶
预聚体膜；

[0054] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在真空密封盒中，室温下放置10小时后，可得到在膜蒸馏海水淡化中
表现优异的电荷梯度水凝胶膜。

[0055] 实施例五

[0056] S101，将N‑羟乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸分别以摩尔比为1:2和1:0.5的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为2mol/L的单体溶液；然后向两份单体溶
液中加入相同比例的二苯乙酮作为引发剂，此引发剂为紫外光引发剂，N，N‑亚甲基双丙烯
酰胺作为交联剂，卡拉胶作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.01；单体与交联
剂的摩尔比为1:0.001；单体与增稠剂的摩尔比为1:0.5；最后在80℃的水浴锅中加热搅拌
20分钟即可得到透明均一的预聚体溶液；

[0057] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为20μm的密封玻璃模具中，在室温下静置30分钟，卡拉胶形成物理交联网络完全凝胶化，得到水凝胶预聚体
膜；

[0058] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在更大的玻璃容器中，向玻璃容器中通入氮气后密封，形成无氧环境，
将玻璃容器放在波长为365nm的紫外灯下照射4小时进行化学交联后，取出可得到在膜蒸馏
海水淡化中表现优异的电荷梯度水凝胶膜；

[0059] S3，将S2得到的电荷梯度水凝胶膜完全浸泡在分散均匀的碳纳米管溶液中一段时间，使得碳纳米管进入并且均匀分布在电荷梯度水凝胶膜中，得到一种高吸收率的电荷梯
度水凝胶膜，在太阳能海水淡化中效果更加。

[0060] 实施例六

[0061] S101，将丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸钠分别以摩尔比为1:1和1:0.1的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为2mol/L的单体溶液；然后向
两份单体溶液中加入相同比例的过硫酸铵作为引发剂，此引发剂为热引发剂，N，N‑亚甲基
双丙烯酰胺作为交联剂，纳米粘土作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.0001；
单体与交联剂的摩尔比为1:0.0001；单体与增稠剂的摩尔比为1:0.001；最后充分搅拌得到
分散均匀的水凝胶预聚体溶液；

[0062] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为20μm的密封玻璃模具中，在7℃的冰箱中静置30分钟，纳米粘土使得单体溶液的粘度增大，流动性减弱，将两
个装满单体溶液的玻璃模具放在50℃的烘箱中加热10分钟进行物理交联，从而固化成水凝
胶预聚体膜；

[0063] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在真空密封盒中，室温下放置12小时进行化学交联，可得到在膜蒸馏
海水淡化中表现优异的电荷梯度水凝胶膜。

[0064] 实施例七

[0065] S101，将丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸钠分别以摩尔比为1:1和1:0.1的比例混合，溶解在一定体积水中配制出两份单体浓度均为4mol/L的单体溶液；然后向
两份单体溶液中加入相同比例的过硫酸铵作为引发剂，此引发剂为热引发剂，N，N‑亚甲基
双丙烯酰胺作为交联剂，纳米粘土作为增稠剂；其中，单体与引发剂的摩尔比为1:0.1；单体
与交联剂的摩尔比为1:0.1；单体与增稠剂的摩尔比为1:1；最后充分搅拌得到分散均匀的
水凝胶预聚体溶液；

[0066] S102，将配制得到的两份水凝胶预聚体溶液分别倒入两个厚度为20μm的密封玻璃模具中，在7℃的冰箱中静置30分钟，纳米粘土使得单体溶液的粘度增大，流动性减弱，将两
个装满单体溶液的玻璃模具放在50℃的烘箱中加热10分钟进行物理聚合，从而固化成水凝
胶预聚体膜；

[0067] S2，将两张水凝胶预聚体膜从玻璃模具中取出，然后将两者紧密贴合在一起；再将紧密贴合的两张膜放在真空密封盒中，室温下放置12小时进行化学交联，可得到在膜蒸馏
海水淡化中表现优异的电荷梯度水凝胶膜。

[0068] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。