面向膜蒸餾過(guò)程的靜電紡絲復(fù)合膜制備及其性能研究.pdf

1、針對(duì)當(dāng)前膜蒸餾用疏水膜通量較低、疏水性差等突出問(wèn)題，在深入探討靜電紡絲納米纖維膜成膜原理及優(yōu)化靜電紡絲工藝參數(shù)與紡絲液配比的基礎(chǔ)上，研究了不同支撐材料與納米顆粒對(duì)靜電紡絲納米纖維膜性能的影響，并將制備的靜電紡絲納米纖維膜應(yīng)用于膜蒸餾脫鹽過(guò)程，主要研究成果如下：
　?。?）考察了不同支撐材料對(duì)膜結(jié)構(gòu)及膜性能的影響。疏松度越好的支撐層，氣通量越好，膜蒸餾通量越高；在不同支撐材料上紡制的聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維膜均具有良好的疏水性

2、，膜表面接觸角最高可達(dá)149.5°，完全滿(mǎn)足膜蒸餾用膜對(duì)疏水性的要求；電紡納米纖維膜具有較高的孔隙率，其中電紡納米纖維層孔隙率最高可達(dá)92.6％；實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，納米纖維的直徑及復(fù)合膜平均孔徑隨支撐材料厚度的增加而增大。膜蒸餾脫鹽過(guò)程中，在膜兩側(cè)溫差為60 ℃的條件下，靜電紡絲復(fù)合膜通量最高可達(dá)50.29 kg/(m2·h)，復(fù)合膜鹽截留率均在99.98%以上，具有優(yōu)異的截留性能。
　　（2）考察了SiO2納米顆粒對(duì)聚偏氟乙烯-六氟丙

3、烯共聚物（PVDF-HFP）電紡納米纖維膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。由不同濃度PVDF-HFP紡絲液制備的納米纖維膜，具有良好的疏水性，符合膜蒸餾用膜疏水性的要求；膜整體孔隙率均能達(dá)到88%以上，膜通量隨PVDF-HFP濃度的增加呈下降趨勢(shì)；電紡納米纖維膜孔隙率隨SiO2添加量的增加而降低；SiO2的添加量越高膜厚度越高；紡制的納米纖維膜接觸角均超過(guò)140°，膜具有良好的疏水性；膜平均孔徑隨SiO2添加量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，SiO2添

4、加量為10%的納米纖維膜孔徑分布最為集中；膜通量隨SiO2添加量的增加先下降而后上升，其中SiO2添加量為10%的膜通量最高。
　?。?）以PVDF為基膜，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)，分別構(gòu)筑了PVDF-HFP與PVDF-HFP/SiO2分離表面，考察了雙層復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)及性能。兩種納米纖維膜均具有良好的疏水性，膜表面接觸角均能達(dá)到140°左右；雙層復(fù)合膜厚度隨電紡時(shí)間延長(zhǎng)而增加，復(fù)合膜電紡納米纖維層孔隙率均能達(dá)到87%以上；復(fù)合膜平均孔徑隨

5、紡絲時(shí)間的增加而減?。浑p層復(fù)合膜的通量隨紡絲時(shí)間增加而降低；膜蒸餾脫鹽實(shí)驗(yàn)表明，制備的兩種雙層復(fù)合膜均具有優(yōu)異的鹽截留性能。
　?。?）進(jìn)行了靜電紡絲納米纖維膜在膜蒸餾過(guò)程運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，PVDF納米纖維膜滲透通量最高，但膜蒸餾運(yùn)行開(kāi)始的前48h膜通量呈下降趨勢(shì)，在膜蒸餾運(yùn)行后期產(chǎn)水電導(dǎo)率有較明顯升高，但鹽截留率仍可達(dá)到99.97%；PVDF-HFP納米纖維膜通量相對(duì)較小，但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通量比較穩(wěn)定，SiO2含量為