高強度、透水性薄膜復合膜用于壓力延遲滲透

DOI:10.1016/j.desal.2020.114409

本文中，研究者使用如下方法制備了兩種電紡膜：1）磺化的聚亞芳基醚砜，需要化學交聯以提高其機械強度，以及2）熱重排的聚（苯并惡唑-酰亞胺），其具有良好的機械堅固性，同時需要親水涂層。使用均苯三甲酰氯（TMC）和間苯二胺（MPD）單體，通過界面聚合在支撐層上制備了兩種具有高孔隙率和低結構參數支撐層的薄膜復合膜（TFC）。用NaOCl溶液對兩種TFC膜（分別表示為XBPSH-TFC-Cl和XPBO-TFC-Cl）進行氯改性，以提高聚酰胺選擇層的透水性（A），同時保持良好的鹽截留率（R）。結果表明，分別使用1 M NaClaq和去離子（D.I.）水作為萃取液和進料液，高效XPBO-TFC-Cl在21 bar時達到26.6 W·m-2的峰值功率密度。模擬結果表明，與XBPSH-TFC-Cl相比，XPBO-TFC-Cl受不良現象（如濃差極化和逆鹽滲透）的影響較小，在不同的進料源下，其性能下降幅度較小。這些結果證明了下一代TFC膜的巨大潛力，它們通常用于發電和液體分離。

圖1.逆滲透和逆滲透試驗所用設備的示意圖。

圖2.獲得XBPSH-ESM和PBO-ESM的化學反應圖解。

圖3.使用BPSH-ESM、XBPSH-ESM、HPI-ESM和PBO-ESM進行（a）FT-IR和（b）TGA測量的結果。由圖3（a）得出的曲線圖顯示了兩個紅外光譜的透射率值之間的差異。

圖4.（a）BPSH-ESM、（b）XBPSH-ESM、（c）XBPSH-TFC、（e）PBO-ESM、（f）XPBO-ESM和（g）XPBO-TFC的表面掃描電鏡圖像。（d）XBPSH-TFC和（h）XPBO-TFC的橫截面掃描電鏡圖像。

圖5.（a）不同水壓下XBPSH-TFCs和XPBO-TFCs的水通量和（b）功率密度。逆滲透試驗分別使用1 M NaClaq和D.I.水作為提取和進料溶液，提取流速為0.3 L·min-1。（c）XPBO-TFCs在3.0 L·min-1提取流速下的水通量和功率密度。

圖6.使用不同進料溶液時，XBPSH-TFC-Cl和XPBO-TFC-Cl中（a）不利因素和（b）損失率比值的變化。