DOI:10.1016/j.desal.2019.114264
膜蒸餾(MD)的工業化由于缺乏所需的高性能膜而受到阻礙。最近,工程電紡納米纖維膜(ENMs),例如雙層或多層ENMs,在MD中顯示出比傳統膜更好的滲透性。但是,由于膜的分層和長期操作后的性能損失,仍然不能令人滿意。在本文中,受具有交錯分支的巢結構的啟發,我們通過對流靜電紡絲制造了包含相互連接的聚(偏二氟乙烯-共六氟丙烯)(PH)納米纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)微纖維的交織分層纖維復合材料(iHFC)膜。疏水性PH納米纖維具有增強的抗濕性和高脫鹽率。PET微纖維既可以顯著降低傳質阻力,又可以提高隔熱性能。結果表明,優化的iHFC膜的PH/PET比為1.5/0.8,膜厚度為80μm,在40°C的溫度差下工作時,既顯示65 LMH的高滲透通量,又顯示60h穩定的高性能。此外,交織結構賦予iHFC膜很大的機械強度和出色的長期穩定性。相信已探索出的策略以及開發出的獨特膜將為推動MD膜的產業化鋪平道路。
圖1.PET(A)和PH纖維膜(B)的SEM圖像。PET和PH ENMs在DCMD(F)中的納米/微纖維直徑分布(C),孔徑分布(D),透氣率(E),導熱系數和水通量。DCMD操作條件:分別將65℃的NaCl水溶液(3.5%,w/w)和25℃的去離子水用作進料和滲透冷卻液。
圖2.PH/PET比值分別為0.8/0.8(A)、1.2/0.8(B)、1.5/0.8(C)和1.8/0.8(D)的iHFC膜的SEM圖像。具有不同PH/PET比的iHFC膜的孔徑分布(E)和LEP(F)。
圖3.具有不同PH/PET比的iHFC膜在DCMD工藝中的導熱系數,氣體滲透率(A),水通量和鹽(NaCl)截留率(B)。
圖4.PH/PET比為1.2/0.8的iHFC膜在DCMD工藝中的LEP(A),水通量和滲透率(B)。
圖5.PH/PET比為1.5/0.8的iHFC膜在DCMD工藝中的孔徑分布(A),LEP(B),導熱系數和氣體滲透率(C),水通量和鹽(NaCl)截留率(D)。
圖6.長期運行中的水通量和NaCl截留率(A)以及進料溫度(B)對DCMD的影響,樣品:PH/PET比為1.2/0.8、膜厚為80μm的iHFC膜。(C)iHFC膜和雙層HFC膜的應力-應變行為。