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疏水膜作为膜蒸馏过程汽-液相平衡的界面及热、质传递的界面,对分离过程起着至关重要的作用。而含氟聚合物由于其低表面能的C-F结构,具有突出的疏水性能。本文以含氟聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜基质相,共混全氟聚合物聚全氟乙丙烯(FEP,分散相),分别采用浸没沉淀相转化法(NIPS)和熔融纺丝拉伸法制备了PVDF/FEP共混膜。 首先,采用NIPS法制备了PVDF/FEP共混平板膜,研究了FEP含量对PVDF/FEP共混铸膜液的流变行为和PVDF/FEP共混平板膜性能的影响。结果表明,随着FEP含量的增加,共混铸膜液粘度降低,而非牛顿指数n值增加。当FEP含量为60wt%时,非牛顿指数n值达到0.903,表明共混铸膜液表现出了很好的牛顿流动特性。随着FEP含量的增加,PVDF/FEP共混平板膜的孔隙率和通量明显提高,液体渗透压(LEP)降低,断裂伸长率增加,断裂强度降低。采用扫描电子显微镜(SEM)观察PVDF/FEP共混平板膜的横截面形貌,结果表明随着FEP含量的增加,共混平板膜指状孔结构变大、变深。 其次,采用熔融纺丝-拉伸法制备了PVDF/FEP共混中空纤维膜,未经后拉伸的PVDF/FEP共混中空纤维膜结构较为致密,其通透性较差,表现在孔隙率,氮气通量较小,而共混中空纤维膜的疏水性能,液体渗透压和断裂强度较高。将所得PVDF/FEP共混中空纤维膜应用在减压膜蒸馏(VMD)过程中,分别研究了料液侧温度对膜蒸馏通量和脱盐率的影响,结果表明,膜蒸馏通量随料液侧温度升高而增大,而脱盐效果相差不大,脱盐率可达99%以上。 由于PVDF/FEP共混中空纤维膜通透性和孔隙率较低,因此对其进行后拉伸处理,分别研究了拉伸温度和拉伸倍数对共混中空纤维膜结构与性能的影响。经后拉伸的PVDF/FEP共混中空纤维膜,其孔隙率、纯水通量和氮气通量明显提高,而LEP降低;动态热机械分析(DMA)和差示扫描量热分析(DSC)的结果表明,PVDF和FEP为部分相容体系,经拉伸后基质相PVDF与分散相FEP之间易发生界面相分离而产生界面孔;PVDF/FEP共混中空纤维膜的SEM结果表明,共混中空纤维膜经后拉伸处理后,致密结构的外表面出现界面微孔。随着后拉伸倍数的增加,内表面的界面微孔数目显著增加,孔径增大。当提高拉伸温度时,由于基质相易发生塑性形变,“眼睛状”的界面微孔会逐渐发生闭合,降低了膜的通透性能。