【摘 要】
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膜蒸馏技术是一种将蒸馏过程与膜分离技术相结合,以疏水微孔膜为介质,由疏水膜两侧温差引起的蒸汽压差作为传质推动力的新型分离技术,可广泛用于生活废水、工业废水的处理、医药浓缩以及海水淡化等方面。在膜蒸馏的长期运行过程中,膜孔易被原料液润湿或污染物堵塞,降低膜蒸馏的效率。本文以商业聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基膜进行表面超疏水改性,旨在提高PVDF膜在膜蒸馏过程中的稳定性,提高其抗污染抗润湿能力,为促进膜
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膜蒸馏技术是一种将蒸馏过程与膜分离技术相结合,以疏水微孔膜为介质,由疏水膜两侧温差引起的蒸汽压差作为传质推动力的新型分离技术,可广泛用于生活废水、工业废水的处理、医药浓缩以及海水淡化等方面。在膜蒸馏的长期运行过程中,膜孔易被原料液润湿或污染物堵塞,降低膜蒸馏的效率。本文以商业聚偏氟乙烯（PVDF）膜为基膜进行表面超疏水改性,旨在提高PVDF膜在膜蒸馏过程中的稳定性,提高其抗污染抗润湿能力,为促进膜蒸馏技术的工业化应用提供理论基础。本文以乙烯基三甲氧基硅烷（VTMOS）作为改性剂,对二氧化硅（Si O2）进行疏水改性,通过自组装法,将疏水改性Si O2接枝在商业PVDF膜表面,同时,VTMOS通过自身的水解及缩聚反应,生成了呈规整球状的聚乙烯基倍半硅氧烷（PVSQ）,在二者的共同作用下,成功制备超疏水复合膜PVDF-Si O2/PVSQ。当Si O2质量分数达到1.5 wt%时,改性膜表面水接触角可达159.5°,滚动角降至8.1°。以Na Cl、HA和Ca Cl2混合溶液作为进料液,对商业PVDF膜和PVDF-Si O2/PVSQ膜进行直接接触式膜蒸馏实验,考察对比了改性前后膜的抗污染性能,以SDS、Na Cl混合溶液作为进料液,考察比较了商业PVDF膜和PVDF-Si O2/PVSQ膜的直接接触式膜蒸馏抗润湿性能。本文通过紫外光辐照引发巯-烯点击反应,将八乙烯基倍半硅氧烷（OVPOSS）通过点击反应接枝在商业PVDF膜表面,成功制备了超疏水复合膜PVDF-OVPOSS。OVPOSS是一种高度结晶的材料,在接枝过程中,在改性膜表面形成了OVPOSS斜六方体晶体组成的低表面能多层次粗糙结构。当OVPOSS质量分数达到4 wt%,辐照时间30 min时,改性膜表面水接触角可达155.6°,滚动角降至7.5°。之后,考察对比了PVDF-OVPOSS和商业PVDF膜在直接接触式膜蒸馏处理分别含有不同种类污染物和表面活性剂进料液时的抗污染抗润湿能力,结果表明,PVDF-OVPOSS具有良好的抗污染抗润湿性能。本文通过以上两种方法,制备了超疏水改性PVDF复合膜,并对改性膜的疏水性能、表面形貌、化学组成以及直接接触式膜蒸馏抗污染抗润湿性能进行了表征。结果表明,本文制备的超疏水改性PVDF复合膜在保证通量的前提下,拥有良好的抗污染抗润湿性能。本文中提供的方法工艺简单、环境友好、通用性强、为大规模制备超疏水膜,以及膜蒸馏技术的工业化应用提供了良好的理论支持。
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