光热双疏膜的制备及其膜蒸馏抗污染性能研究

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近年来,膜蒸馏由于能够处理反渗透技术难以处理的高浓度盐水而引起了广泛关注。然而,膜蒸馏过程中不可避免地会发生膜污染及膜润湿现象。改变膜表面性质是目前最受重视的解决膜污染及膜润湿现象的方案。表面改性能够在保持膜完整性的情况下赋予膜表面新的特性。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)商品膜为基膜,采用亲水性的聚合多巴胺(PDA)对PVDF原膜进行活化处理,并利用原位法使纳米银球均匀的生长在膜表面赋予其光热效应,最后采用氟化试剂对其进行疏水改性,在不影响膜孔结构、孔径、孔隙率以及膜厚度的情况下成功设计出具有光热效应且膜结构和润湿性可控的双疏膜表面。考察了操作条件如p H、PDA沉积时间、银离子浓度等对膜表面结构和化学性质的影响。此外,还研究了双疏膜的化学稳定性、热稳定性以及在直接接触式膜蒸馏(DCMD)中的脱盐效果和综合抗污染能力。结果表明,最优条件下所制备的双疏膜水接触角可达167.6+0.27°,油接触角可达136.9+0.4°,而滚动角仅为3°左右,表现出优异的疏水疏油性能以及自清洁性能。长期的膜蒸馏实验表明,该双疏膜的膜通量稳定在28 kg/m~2h左右,渗透液的电导率始终低于8μS/cm,截留率高达99.9%。此外,在365 nm紫外光辐射下,膜的纯水通量提高至PVDF原膜的3.35倍。在处理模拟海水时,膜通量大约为PVDF原膜通量的3倍,且渗透液的电导率一直处于较低水平。总的来说,具有光热效应双疏膜膜通量高,综合抗污染性能好,在膜蒸馏领域有良好的应用前景。
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