J. Environ. Chem. Eng.：電紡分層纖維復合膜通過滲透膜蒸餾濃縮石榴汁

DOI:10.1016/j.jece.2020.104475

通過靜電紡絲工藝制備了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）為薄活性層，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）為厚支撐層的分層纖維復合（HFC）膜。采用滲透膜蒸餾（OMD）工藝測試膜在澄清石榴汁濃縮中的性能。實驗數據表明，在25±1℃時達到了8.621±0.235 kg.m-2.h-1的跨膜水通量，比大多數報道的值高約4倍。在25.5h內，將果汁成功地濃縮至51.3±0.052°Bx。膜疏水性分析表明，OMD工藝完成后，膜的接觸角從143.7±3°降低至120.1±3°，而液體入口壓力從28.0±1.8下降至25.0±1.7kPa。詳細的形態分析表明，在OMD工藝的最后階段，當果汁粘度呈指數增長時，由于凝膠層的形成導致了孔堵塞。凝膠層的形成以及隨機的污垢點是水蒸氣通量下降的主要原因。然而，用去離子水對膜進行簡單的清洗有效地清潔了結垢區域并去除了膜孔中的凝膠層。雙層電紡HFC膜在石榴汁OMD濃縮中的首次應用顯示出令人滿意的性能，這得益于HFC膜的獨特結構，使其具有最小的傳質阻力和持久的防污性能。

圖1：OMD實驗裝置的示意圖

圖2：（A）原始膜和（B）清潔膜在去離子水OMD期間的水蒸氣通量（T：25±0.50℃；進料和汽提塔FR：0.003 m3.hr-1；汽提塔強度：6M）

圖3：（A）石榴汁通過HFC PH-PET膜進行OMD期間的水蒸氣通量和汁液濃度（T：25±0.50℃；進料和汽提塔FR：0.003 m3.hr-1；汽提塔強度：6M，通量的平均SD：±0.03，果汁濃度的平均SD：±0.60）。（B）石榴汁通過HFC PH-PET膜進行OMD期間的蒸氣壓差變化（T：25±0.50℃；進料和汽提塔：0.003 m3.hr-1；汽提塔強度：6M）

圖4：石榴汁通過HFC PH-PET膜進行OMD期間水蒸氣通量和蒸氣壓差的百分比降幅（T：25±0.50℃；進料和汽提塔FR：0.003 m3.hr-1；汽提塔強度：6M）

圖5：HFC PH-PET膜PH側的SEM分析：（A）原始，（B）使用過的和（C）清潔的

圖6：HFC PH-PET膜PET側的SEM分析：（A）原始，（B）使用過的和（C）清潔的