【摘 要】
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膜蒸馏(MD)是使用疏水微孔膜作为核心部件的膜分离过程,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备等多个方面有着广泛的应用前景.膜蒸馏用膜在长期运行过程中由于发生浸润问题而导致分离效果下降,因此开发制备疏水性膜材料至关重要.本研究利用疏水性纳米SiO2粒子在膜表面构建微纳米结构,提高表面疏水性和改善复合膜机械性能,得到超疏水膜.采用溶胶-凝胶法制备了124 nm、195 nm、272 nm、322 nm等粒径
【机 构】
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西安交通大学化学工程与技术学院化工系,西安,710049
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膜蒸馏(MD)是使用疏水微孔膜作为核心部件的膜分离过程,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备等多个方面有着广泛的应用前景.膜蒸馏用膜在长期运行过程中由于发生浸润问题而导致分离效果下降,因此开发制备疏水性膜材料至关重要.本研究利用疏水性纳米SiO2粒子在膜表面构建微纳米结构,提高表面疏水性和改善复合膜机械性能,得到超疏水膜.采用溶胶-凝胶法制备了124 nm、195 nm、272 nm、322 nm等粒径的纳米SiO2颗粒,利用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)对纳米二氧化硅颗粒进行两步法表面改性,得到疏水性纳米二氧化硅粒子(DFMA-SiO2),将疏水纳米二氧化硅涂覆液使用浸没涂覆的方法沉积在PVDF膜表面,得到了超疏水膜.图1是使用不同浓度的涂覆液制备的改性膜表面SEM照片,图2表明随着涂覆液中DFMA-SiO2含量的提高,水接触角逐渐变大.利用傅里叶变化红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、接触角测试仪等对纳米粒子进行了表征,考察了膜的表面形貌、疏水性、稳定性和真空膜蒸馏性能.结果 表明,使用四氢呋喃作为分散剂,甲基硅油作为胶黏剂,疏水二氧化硅DFMA-SiO2的浓度为2wt％时,改性膜的水接触角达到了157°,真空膜蒸馏通量为23 kg·m-2·h-1,截留率为99.97％,膜具有较好的热稳定性和耐酸碱性.
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