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中国科学院侯得印课题组最新文献:采用膜蒸馏技术制备的稳健抗油污多尺度结构表面电纺复合膜


作者及其机构:Deyin Hou, Zhangxin Wang, Kunpeng Wanga, Jun Wang, Shihong Linc

1.中国科学院生态环境科学研究中心饮用水科学与技术重点实验室,北京100085
2.中国科学院生态环境科学研究中心环境水生化学国家重点实验室,北京100085
3.美国田纳西州纳什维尔市范德比尔特大学土木与环境工程系,邮编:37235-1831

期刊:膜科学杂志

 

摘要:
在这项研究中,我们开发了具有疏水性基底和亲水性顶表面的复合膜,使用静电纺丝来减轻膜蒸馏(MD)中的油污染。静电纺丝方法可普遍应用于任何疏水性膜基材,并由于静电纺丝纤维结构而确保基材的非润湿条件。使用这种方法,聚四氟乙烯(PTFE)疏水性基材被两种不同的亲水性纤维网络涂覆,包括乙酸纤维素(CA)纤维网络和包含CA和二氧化硅纳米颗粒(SiNP)的纳米复合纤维网络。我们使用接触角测量和基于张力计的油探针力谱对原始膜和改性膜进行了表征,并使用含盐原油乳液作为进料溶液在MD实验中测试了不同膜的防污性能。尽管与基材PTFE膜相比,这两种涂层在耐油污性方面都有显著改善,但在MD实验中,纳米复合CA-SiNPs纤维涂层在亲水性、耐油污性能和抗油污性能方面优于CA涂层。

 

图1.用电纺CA或CA SiNPs纤维网制造复合膜的程序示意图

 

结论:
本研究开发了具有不对称润湿性的新型复合膜,以减轻MD过程中的油污染。这些膜由聚四氟乙烯基材和电纺、空气亲水和水下疏油顶面组成。这种涂层显著改变了基材PTFE膜的润湿性,使其对油滴的吸引力大大降低,从而增强了膜对油污染的抵抗力。在我们开发的两种表面涂层中,我们发现CA SiNPs涂层比CA涂层更有效地赋予耐油污性,因为SiNPs增强了涂层的空气亲水性和水下疏油性。尽管在含有1000mg/L原油作为污垢的进料流的DCMD实验中PTFE膜被严重污染,但PTFE/CA-SiNPs膜能够在30小时内保持稳定运行,这可能使MD能够淡化具有强污染潜力的更具挑战性的含盐废水。

 

声明:

1、文献:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2017.10.017

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