水下疏油/疏水复合膜制备及其在膜蒸馏过程中的应用研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mcl19800627
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膜蒸馏用膜存在易被有机物污染的问题,传统疏水膜难以维持膜蒸馏运行过程的持续进行。在深入分析静电纺丝法及模板法成膜原理及工艺参数影响的基础上,以PTFE为支撑材料,选用聚丙烯腈及醋酸纤维素为抗油功能层,制备了PTFE/PAN-NH2、PTFE/PAN-OH和PTFE/CA三种复合膜,并以含油盐溶液对其直接接触式膜蒸馏过程抗油污污染性能进行了研究。主要研究结论如下:商业PTFE微孔膜“节点-纤维”结构明显,有较强的疏水性能。在膜蒸馏过程中,PTFE能稳定运行18.0 h,通量稳定在17.2 kg/(m2·h);在膜蒸馏抗油污污染实验中,疏水微孔PTFE膜的通量迅速下降到0 kg/(m2·h),此外,电导率显著升高,直至超出电导率的显示范围。静电纺丝制备的复合膜膜厚度提高,孔径分布较PTFE膜更为集中,孔隙率无明显变化,PAN/PTFE电纺膜具有通孔,膜纳米纤维光滑且无珠串结构,胺化制备的PTFE/PAN-NH2亲/疏水复合膜膜表面紧致,水下油接触角为高达153.4±0.1°,可较理想的应用于膜蒸馏脱盐过程,在抗油污测试中,PTFE/PAN-NH2复合膜可有效运行且通量稳定在10.8 kg/(m2·h);经碱液水解制备为PTFE/PAN-OH复合膜,该膜水下油接触角高达161.7±0.1°,在膜蒸馏脱盐过程中,可稳定运行;此外,在直接接触式膜蒸馏盐浓缩抗油污染实验中,PTFE/PAN-OH复合膜有效运行时间18.0 h且通量稳定在15.2 kg/(m2·h);说明静电纺丝法制备的亲/疏水复合膜经表面亲水改性处理后,能应用于膜蒸馏脱盐过程,但PTFE/PAN-OH复合膜具有更好的抗油污污染功能。采用模板法制备的PTFE/CA复合膜膜表面圆孔径分布均匀,水下疏油层与支撑层之间的结合较静电纺丝法更为牢固。随聚合物浓度的提高,复合膜水接触角虽依次减小,而水下油接触角却依次递增,其中,9CA-0.2膜形成的拒油功能层,水下油接触角高达158.1±2.5°,在直接接触式膜蒸馏盐浓缩抗油污染实验中,通量稳定,电导率持续下降。
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