亲/疏水Janus PVDF复合膜制备及其膜蒸馏性能
2021-05-11黄庆林肖长发
黄庆林,徐 浩,黄 岩,肖长发
(1.天津工业大学 省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;2.天津工业大学材料科学与工程学院,天津300387)
膜蒸馏是膜技术与传统蒸馏技术相结合的新型膜分离技术,以疏水性微孔膜为介质,以膜两侧的蒸汽压差为推动力,高温侧水蒸汽透过膜孔在冷侧冷凝,达到固液分离的目的[1]。膜蒸馏过程具有能耗低、脱盐率高(理论上能够达到100%)、操作条件温和等优点,尤其是可处理高浓度料液等优势,使其具有广泛的应用前景[2]。直接接触式膜蒸馏(DCMD)是膜蒸馏的一种形式,热进料液和冷渗透液分别与疏水膜两侧直接接触,传递到冷侧的水蒸汽直接冷凝到渗透液中,进行纯化。由于DCMD过程膜两侧的传质推动力较小,所得膜蒸馏通量较低[3]。
Janus膜是指膜两侧具有不同性质的膜材料,包括亲/疏水性能、导电性和化学活泼性能等[4]。近年来,采用亲/疏水Janus复合膜进行膜蒸馏过程得到膜研究者广泛关注[5-9]。与均质疏水膜相比,Janus膜的疏水侧与进料液接触使得进料液无法渗透,而更易吸收水蒸汽的亲水侧提高了传质效率,进而提高膜蒸馏效率[10-11]。Park等[12]在疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面涂覆聚乙烯醇(PVA)溶液,后用戊二醛对PVA交联,最终得到亲/疏水Janus PVDF/PVA复合膜,最高膜蒸馏通量达34.2 kg/(m2·h)。Wang等[13]采用静电纺丝技术将PVA纺在疏水性聚四氟乙烯(PTFE)膜上,再通过戊二醛交联PVA制得亲/疏水Janus PTFE/PVA复合膜,所得膜在DCMD过程中表现出稳定性和理想的抗油污性能。Figoli等[14]在商业亲水性聚酰胺(PA)微滤膜表面涂覆可UV固化的疏水性全氟聚醚(PFPE),再经紫外辐照固化得到亲/疏水Janus PA/PFPE复合膜,在DCMD过程中显示出良好的长期运行稳定性。……
