面向膜蒸餾過程的親-疏水復(fù)合膜電紡制備及其應(yīng)用.pdf

1、傳統(tǒng)的膜蒸餾用疏水膜材料極易受到疏水性有機物污染，針對這一限制膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問題，研究提出了以醋酸纖維素（Cellulose acetate，CA）、殼聚糖（Chitosan, CS）等親水性聚合物為主要原料，采用靜電紡絲技術(shù)，制備了具有自清潔功能、可抵抗油類污染的親/疏水復(fù)合膜，并將其應(yīng)用于含微量原油鹽溶液的膜蒸餾濃縮過程。主要研究成果如下：
　?。?）考察了聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene, P

2、TFE）疏水微孔膜表面形貌、孔徑分布及其表面浸潤性等功能指標，并進行了膜蒸餾鹽濃縮與抗油污染測試。結(jié)果表明，所選用商業(yè)PTFE微孔膜呈“節(jié)點-纖維”結(jié)構(gòu)，膜孔徑分布集中在0.45μm，孔隙率在54.3％左右，膜表面水接觸角高于130.5°、水下油接觸角約為25.5°。以35 g/L NaCl溶液為原水，進料側(cè)和滲透側(cè)溫度分別為53℃、20℃時，PTFE膜通量可達17.2 kg/( m2·h)；當鹽溶液中含有1‰原油時，相同工況下，PTF

3、E膜污染嚴重，電導(dǎo)率急劇上升，通量急劇下降直至為零。
　　（2）以PTFE為基膜，采用靜電紡絲技術(shù)制備了CA-PTFE及硅納米粒子（SiO2 Nano Par ticles, SiNPs）雜化CA/SiNPs-PTFE親/疏水復(fù)合膜。所制備的CA、CA/SiNPs納米纖維膜展現(xiàn)出三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維直徑集中在1200 nm，膜表面親水性良好，具有優(yōu)良的開孔結(jié)構(gòu)。CA/SiNPs納米纖維功能層表面粗糙度較高，形成了“微米-納米”梯

4、級粗糙結(jié)構(gòu)，膜表面水接觸角為45.5±2.3°、水下油接觸角可達150.6±2.1°。膜蒸餾鹽濃縮與抗油污染測試表明，親/疏水復(fù)合膜可保障膜蒸餾過程穩(wěn)定運行，且復(fù)合膜CA/SiNPs-PTFE通量可達17.2 kg/(m2·h)，說明靜電紡絲技術(shù)制備的親/疏水復(fù)合膜能用于膜蒸餾脫鹽過程，且具有良好的抗油污染功能。
　?。?）以 PTFE為基膜，制備了聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol, PVA）-殼聚糖（PVA-CS）共

5、混型親/疏水復(fù)合膜。采用靜電紡絲技術(shù)，紡制PVA-CS、PVA-CS-SiNPs抗污染功能表面，并用戊二醛（Glutaraldehyde, GA）對膜表面進行交聯(lián)后處理。復(fù)合膜孔徑分布較PTFE更窄、膜孔徑集中在平均孔徑附近；表面改性后的復(fù)合膜具有通透互穿的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，熱壓處理后膜孔徑未見明顯變化，孔隙率略有下降，膜表面浸潤性未受影響。交聯(lián)后處理可導(dǎo)致電紡納米纖維變粗，而硅顆粒在納米纖維中的分布則由附著轉(zhuǎn)為內(nèi)嵌、形成纖維包覆結(jié)構(gòu)。PVA