面向膜蒸餾過程的靜電紡絲復(fù)合膜制備及其性能研究.pdf

1、針對當(dāng)前膜蒸餾用疏水膜通量較低、疏水性差等突出問題，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)用于膜蒸餾脫鹽過程，主要研究成果如下：
　　（1）考察了不同支撐材料對膜結(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°，完全滿足膜蒸餾用膜對疏水性的要求；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％；實驗范圍內(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。
　?。?）考察了SiO2納米顆粒對聚偏氟乙烯-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；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，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)合膜厚度隨電紡時間延長而增加，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、紡絲時間的增加而減小；雙層復(fù)合膜的通量隨紡絲時間增加而降低；膜蒸餾脫鹽實驗表明，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程運行穩(wěn)定性實驗研究。結(jié)果表明，PVDF納米纖維膜滲透通量最高，但膜蒸餾運行開始的前48h膜通量呈下降趨勢，在膜蒸餾運行后期產(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較小，但是在實驗過程中通量比較穩(wěn)定，SiO2含量為