DOI:10.1016/j.memsci.2020.118924
膜蒸餾（MD）是一種新興的高鹽廢水處理技術。然而，膜潤濕是限制其廣泛工業應用的主要障礙。在本研究中，通過氟化氧化鋅（ZnO）共混電紡聚偏氟乙烯（PVDF）膜，制備了水接觸角高達162.3°，滑動角為9.8°的超疏水納米纖維膜（標記為FZP）。當對純NaCl以及含低表面張力十二烷基硫酸鈉（SDS）和微溶性鹽CaSO4的NaCl溶液進行脫鹽處理時，與純PVDF納米纖維膜和ZnO共混PVDF（ZP）納米纖維膜相比，FZP膜具有更好的抗濕性（這是由于其超疏水性）和更高的液體入口壓力（LEP）值。經計算，膜在含有SDS和CaSO4的進料溶液中的LEP值小于在純NaCl溶液中的LEP值，從而加速了膜潤濕的發生。進一步計算了跨膜溫度梯度和CaSO4異質成核的吉布斯自由能，以闡明其潤濕機理。本研究為更好地開發超疏水膜和了解其在MD過程中的抗濕性提供了寶貴的見解。
圖1.FZP膜的超疏水改性過程。
圖2.純、ZP和FZP膜的示意圖以及使用SEM、TEM和3D自動光學輪廓儀對其形態進行表征。
圖3.a）ZnO納米粒子、純、ZP和FZP膜的XRD圖；b）純、ZP和FZP膜的FTIR光譜；c）純、ZP和FZP膜的水接觸角和滑動角的照片；d）靜態接觸角變化的直方圖，以及通過含不同SDS濃度的35 g L-1 NaCl測量純、ZP和FZP膜接觸角的俯視圖和側視圖。
圖4.a）純，b）ZP和c）FZP膜在MD處理純NaCl進料溶液過程中的通量和滲透電導率；d）純，e）ZP和f）FZP膜的滲透電導率的導數值。
圖5.a）在DCMD運行中，純、ZP和FZP膜在不同SDS濃度下的滲透電導率變化；b）電導率與工作時間的導數曲線。
圖6.a）處理含CaSO4的進料溶液時，純、ZP和FZP膜的MD性能；b）處理含CaSO4的進料溶液時滲透電導率的導數值。
圖7.a）純、ZP和FZP膜的孔結構示意圖；b）處理NaCl進料溶液時，純、ZP和FZP膜的LEP值；c）由于表面能梯度引起的液滴運動（γSG1<γSG2，孔表面的液滴將從熱側移動到冷側）；d）在NaCl進料的脫鹽過程中，純、ZP和FZP膜的傳熱和溫度分布機理。
圖8.純、ZP和FZP膜在不同SDS溶液中的LEP計算值。
圖9.a）當處理含CaSO4的進料溶液時，計算的純、ZP和FZP膜的LEP值；b）CaSO4異質成核的吉布斯自由能與膜孔隙率和接觸角的關系。
微信二維碼
