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    結合電紡制備不對稱超潤濕的Janus膜用于膜蒸餾

     
    發布日期:2018-10-11
     

      嚴重的水污染和淡水稀缺是威脅全人類的兩個全球性問題。 因此,開發適當的廢水處理技術并尋求海水和微咸水等替代來源尤為重要。膜蒸餾(MD)是一種以膜為基礎的熱驅動過程,熱進料中的水分子在液體/膜界面蒸發,并通過疏水多孔膜擴散到冷蒸餾物。值得注意的是,膜蒸餾可以充分利用余熱產生高質量的水,并且不受水質條件的限制,因此成為廢水處理或海水淡化的可行技術。

    哈爾濱工業大學王威教授團隊提出了一種順序電噴霧方法,用于制造透氣且不對稱超潤濕的Janus皮層,該層與電紡疏水性PVDF納米纖維膜相結合,以防止膜污染并保持膜的耐久性。該復合膜具有疏水性PVDF纖維膜基底,孔隙結構相互連通,并且通過簡單地調節含有親水或疏水二氧化硅納米粒子的電噴霧溶液的濃度,使得不對稱超潤濕的Janus皮層分別具有水下超疏油性和空氣中超疏水性。值得注意的是,用于構建Janus表皮的順序電噴霧工藝可能適用于各種其他選擇性分離。這部分工作發表在了Journal of Membrane Science上。

    詳細步驟如圖1所示。值得注意的是,無論是超疏水層還是超親水性復合層,其結構都與荷葉相似,層次粗糙。因此,所得的Janus表層能夠在超親水表面上形成水層,在超疏水表面上形成氣穴沉積在疏水性PVDF納米纖維膜上。最終,具有良好透氣性的Janus膜在含高濃度潤滑油的高礦化度水處理中表現出穩定的性能,可能成為含油廢水處理或海水淡化的潛在候選者。


    圖1.(a)超疏水性SiO2 納米粒子的制備示意圖。 (b)在項鏈結構的PVDF 納米纖維膜上制備具有不對稱超潤濕性的Janus皮層的示意圖。 (c)提出的防污和抗濕潤性能的機理。

           
    圖2. Janus膜的形態,孔結構和機械強度。


    圖3. Janus膜的潤濕性能。


    圖4. 與相關膜相比,Janus膜的耐濕性和耐久性。


    圖5  與相關膜相比,Janus膜具有較好的耐污性和耐久性。

     
     
     

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