慧聪水工业网

中科院城市环境研究所在双疏膜蒸馏膜研究方面取得进展

http://www.water.hc360.com2020年06月11日09:47 来源:中科院城市环境研究所T|T

    慧聪水工业网 膜蒸馏(membranedistillation,MD)是一种基于气-液平衡原理的热驱动膜分离技术。在疏水膜两侧,热侧蒸汽透过膜孔在冷侧冷凝,而热侧溶液中的溶质被截留(理论截留率为100%)。MD的驱动力为疏水膜两侧由温差产生的蒸汽压差;由于蒸汽压受盐浓度影响较小,MD可处理高盐废水如反渗透(RO)浓水和高盐工业废水等。与压力驱动的膜分离技术如RO相比,MD的操作压力低、出水水质好;此外,MD的操作温度较低,可利用低品质热能如工厂废热、地热和太阳能等为之提供能量而受到广泛关注。

    膜蒸馏膜是MD技术的核心。传统的疏水膜在长期运行过程中会发生膜浸润,导致热测溶质透过膜到达冷侧,使出水水质恶化,严重阻碍MD技术的应用。此外,含盐工业废水通常含有有机污染物,其中不乏加剧膜浸润的低表面张力物质,如表面活性剂和有机溶剂等,造成MD过程快速失效。因此,开发能有效抵抗低表面张力物质浸润的膜蒸馏膜具有重要的意义。

膜蒸馏

图1:氟化机理示意图

    鉴于此,污染防治材料与技术研究组联合澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)Manufacturing材料与催化研究组,开发了一种能够有效抵抗低表面张力物质浸润的静电纺纳米纤维疏水疏油双疏膜。利用静电纺纳米纤维膜固有的凹角结构,进一步用气相沉积法在疏水聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)纳米纤维表面进行氟化改性,降低纤维的表面能,成功获得双疏特性,其水接触角和乙醇接触角分别高达154.1±0.1°和122.6±1.7°。该膜的双疏特性具有优异的稳定性,即使在苛刻条件如超声、沸水或酸碱处理后,其水接触角和乙醇接触角仍可保持不变。XPS和FTIR表征结果表明氟化的可能机制为氟化剂疏水链与纤维表面PVDF-HFP的物理相互作用及氟化剂亲水基之间的水解缩聚作用(图1)。此外,该双疏膜在动态膜蒸馏过程处理含高浓度表面活性剂盐水时表现出优异的脱盐性能,长时间运行过程中产水的电导率始终低于3μscm-1(图2),脱盐率大于99.99%。该研究为高效双疏膜的制备提供了一种有效的策略,有望推进MD技术在含盐工业废水处理方面的应用。

膜蒸馏

图2:膜蒸馏处理含表面活性剂盐水测试:A疏水膜;B双疏膜

    研究成果以Omniphobic surface modification of electrospun nanofiber membrane via vapor deposition for enhanced anti-wetting property in membrane distillation为题发表在Journal of Membrane Science上,城市环境研究所的吴小琼博士为第一作者,郑煜铭研究员和CSIRO的ZongliXie研究员为共同通讯作者。该研究得到了CSIROManufacturing、国家自然科学基金(51978639)以及国学留学基金委(No.201804910664)的资助。

    

责任编辑:童志威

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

> 您可能还会关注的

反渗透膜十大评选百强企业名企将相更多>>

慧聪市场

一周话题人物 [人物关注排行榜]

[王洪臣]  做好城市水环境治理顶层设计的三大关键点
城市水环境目前是业内关注颇多的领域,中国人民大学环境学院副院长王洪臣教授对此提出了几点想法.. [详细]
[仇保兴]  中国绿色发展主要障碍来自工业文明思维
过去中国工业文明进程中最成功的东西,目前也成为了中国城市绿色发展最大的障碍... [详细]
最新资讯
·罚款56万!这家企业污水处理不达标
·智慧水务最热门的十大先进技术
·对照表|污水处理常用机械设备故障对照表!
·贵州出台政策加强农村供水价格管理 农村供..
·关于杀菌消毒的紫外线杀菌器优缺点和使用..
·利好政策密集发布 环保产业加速回暖
您可以通过以下方式关注我们:

A 慧聪水工业网官方网站:
http://www.water.hc360.com/

B 慧聪水工业网官方新浪微博:
http://weibo.com/waterhc360?refer_flag=1001030201_&is_all=1

C 慧聪水工业网官方微信号:water-hc360