中科院城市環(huán)境研究所在雙疏膜蒸餾膜研究方面取得進展:膜蒸餾(membranedistillation,MD)是一種基于氣-液平衡原理的熱驅(qū)動膜分離技術(shù)。在疏水膜兩側(cè),熱側(cè)蒸汽透過膜孔在冷側(cè)冷凝,而熱側(cè)溶液中的溶質(zhì)被截留(理論截留率為100%)。MD的驅(qū)動力為疏水膜兩側(cè)由溫差產(chǎn)生的蒸汽壓差;由于蒸汽壓受鹽濃度影響較小,MD可處理高鹽廢水如反滲透(RO)濃水和高鹽工業(yè)廢水等。與壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)如RO相比,MD的操作壓力低、出水水質(zhì)好;此外,MD的操作溫度較低,可利用低品質(zhì)熱能如工廠廢熱、地熱和太陽能等為之提供能量而受到廣泛關(guān)注。
膜蒸餾膜是MD技術(shù)的核心。傳統(tǒng)的疏水膜在長期運行過程中會發(fā)生膜浸潤,導(dǎo)致熱測溶質(zhì)透過膜到達冷側(cè),使出水水質(zhì)惡化,嚴重阻礙MD技術(shù)的應(yīng)用。此外,含鹽工業(yè)廢水通常含有有機污染物,其中不乏加劇膜浸潤的低表面張力物質(zhì),如表面活性劑和有機溶劑等,造成MD過程快速失效。因此,開發(fā)能有效抵抗低表面張力物質(zhì)浸潤的膜蒸餾膜具有重要的意義。
鑒于此,污染防治材料與技術(shù)研究組聯(lián)合澳大利亞聯(lián)邦科工組織(CSIRO)Manufacturing材料與催化研究組,開發(fā)了一種能夠有效抵抗低表面張力物質(zhì)浸潤的靜電紡納米纖維疏水疏油雙疏膜。利用靜電紡納米纖維膜固有的凹角結(jié)構(gòu),進一步用氣相沉積法在疏水聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)納米纖維表面進行氟化改性,降低纖維的表面能,成功獲得雙疏特性,其水接觸角和乙醇接觸角分別高達154.1±0.1°和122.6±1.7°。該膜的雙疏特性具有優(yōu)異的穩(wěn)定性,即使在苛刻條件如超聲、沸水或酸堿處理后,其水接觸角和乙醇接觸角仍可保持不變。該研究為高效雙疏膜的制備提供了一種有效的策略,有望推進MD技術(shù)在含鹽工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用。