En lovende løsning til at forbedre overfladehydrofobiciteten af ​​hydrofobe membraner

Som mange kemikere ved, har membrandestillation (MD) processen vundet stigende popularitet og opmærksomhed for saltvandsbehandling, især på grund af dens ekstremt høje saltafvisning (den teoretiske værdi op til 100%). I MD tjener den hydrofobe membran som en kerne og en væsentlig del af realiseringen af ​​tofaseseparation. Imidlertid begrænser det eksisterende membranbefugtningsfænomen altid den langsigtede stabile drift og separationseffektivitet.

Zhaoliang Cui, professor fra College of Chemical Engineering ved Nanjing Tech University, og kolleger har fundet en lovende løsning til at løse dette problem ved at fremstille hydrofob poly(vinlidenfluorid-co-hexafluoropropylen) (PVDF-HFP) copolymermembran for at forbedre overfladen hydrofobicitet. Deres undersøgelse blev offentliggjort online i Grænser for kemisk videnskab og teknik den 28. marts 2022.

I denne undersøgelse blev et hydrofobt fluoreret polymermateriale, PVDF-HFP, valgt som membranmateriale til fremstilling af porøs membran til membrandestillationsanvendelse. Den termisk inducerede faseseparation (TIPS) metode blev anvendt til at fremstille membranen, som er en almindelig fremstillingsmetode. For at mindske skaderne fra fordampning af brugt opløsningsmiddel ved høj temperatur under TIPS-processen, blev det grønne og miljøvenlige fortyndingsmiddel acetyltributylcitrat (ATBC) brugt.

Ifølge fasediagrammet for PVDF-HFP/ATBC-systemet var der et bredt væske-væskefaseområde i området af fremstillede polymerkoncentrationer (25-40 vægt%), hvilket indikerer, at en væske-væskefaseseparation forekommer. Som et resultat kan en endelig bi-kontinuerlig struktur opnås. Poreforbindelsen, permeabiliteten og de mekaniske egenskaber af en sådan struktur vil gavne masseoverførslen under separationsprocessen. Overfladekontaktvinklen, porøsiteten, trækstyrken og forlængelsen ved brud på de forberedte membraner i denne undersøgelse var op til 123,87 ^o , henholdsvis 60,43 %, 5,89 MPa og 396,85 %.

Derefter blev de fremstillede PVDF-HFP-membraner påført i membrandestillationsprocessen, der behandlede 3,5 vægt% NaCl-saltvand. For det første blev basisafsaltningsydelsen testet ved forskellige fodertemperaturer, hvilket viste, at permeatfluxen forblev proportional med fodertemperaturen. Dette er i overensstemmelse med almindelig viden. Desuden havde den forberedte membran i en længere testperiode en stabil membrandestillationsflux og var ikke befugtet (den gennemtrængte ledningsevne var altid omkring 2-3 mS·cm ⁻¹ ). Det er alle spændende og tilfredsstillende resultater.

Cui og hans team vil fortsætte deres undersøgelse af fremstilling af hydrofobe eller superhydrofobe membraner til membrandestillationsapplikationer. De håber at forberede nok funktionelle hydrofobe membraner til at nå det endelige mål om nul væskeudledning af spildt saltvand for at kunne genbruge de industrielle råmaterialer og vandressourcer. + Udforsk yderligere

Pervaporationsmembraner viser løfte om genvinding af alkalisk spildevand