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188宝金博页面版: 低温CF4等离子体改性亲水聚醚砜膜及其在直接接触式膜蒸馏中的应用 Low-temperature CF4 plasma surface modified hydrophilic PES membr

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内容提示: 第3 1卷第6 期20 11年12月膜科学与技术M E M B R A N ES ℃ IE N C EAN DT E C H N O I 。 0 G YV o I. 31N o . 6D e c . 2 0 11低温C F 4 等离子体改性亲水聚醚砜膜及其在直接接触式膜蒸馏中的应用魏星1, 李雪梅h , 何本桥2, 殷勇1, 何涛1’ 3’( 1. 南京工业大学化学化丁学院, 南京210 0 0 9 ; 2. 天津工业大学材料学院, 天津, 30 0 160 ;3. 中国科学院上海高等研究院, 上海20 120 3)摘要: 膜蒸馏是一种低能耗、 高效率的海水淡化技术. 文章借鉴了制备压力推动膜材料的思路, 采用非对称、 孔结构高度连通的亲水聚醚砜膜, 通过C F 4 等离子体表面改性, 将亲水膜改性为疏水膜材料, 并应用于直接接触式膜蒸馏( D C M D )过程. 对膜的结构, 接触角和D C M D 性能进行了表征. 结果显...

文档格式:PDF | 页数:6 | 浏览次数:23 | 上传日期:2015-04-14 01:38:27 | 文档星级:
第3 1卷第6 期20 11年12月膜科学与技术M E M B R A N ES ℃ IE N C EAN DT E C H N O I 。 0 G YV o I. 31N o . 6D e c . 2 0 11低温C F 4 等离子体改性亲水聚醚砜膜及其在直接接触式膜蒸馏中的应用魏星1, 李雪梅h , 何本桥2, 殷勇1, 何涛1’ 3’( 1. 南京工业大学化学化丁学院, 南京210 0 0 9 ; 2. 天津工业大学材料学院, 天津, 30 0 160 ;3. 中国科学院上海高等研究院, 上海20 120 3)摘要: 膜蒸馏是一种低能耗、 高效率的海水淡化技术. 文章借鉴了制备压力推动膜材料的思路, 采用非对称、 孔结构高度连通的亲水聚醚砜膜, 通过C F 4 等离子体表面改性, 将亲水膜改性为疏水膜材料, 并应用于直接接触式膜蒸馏( D C M D )过程. 对膜的结构, 接触角和D C M D 性能进行了表征. 结果显示, 改性后P E S 膜表面水接触角达120 。 . 以4 %N a C l水溶液为原料, 膜蒸馏中水通量达4 4 k g /( m 2?h )( 盐水温度7 2. 6 ℃, 冷水侧温度15℃), 对盐的截留率达9 9 . 9 6%. 实验表明, 孔连通性较好的小孔径聚醚砜膜具有较好的膜蒸馏性能, 可能成为具有商业用途的膜材料.关键词: 膜蒸馏; 表面处理; 疏水; 聚醚砜; 四氟化碳中图分类号: T Q 0 50 . 4 + 25; T Q 0 28 . 8文章编号: 10 0 7 —8 9 24 ( 20 11)0 6一0 0 50 一0 6文献标识码: A膜蒸馏是一种采用疏水膜材料为分离介质, 以膜两侧水蒸气分压为推动力的膜过程. 该技术与其他脱盐技术相比具有独特的优势: 膜蒸馏的脱盐效率可达10 0 %, 是唯一可一步法得到超纯水的技术;膜蒸馏不需要外加压力, 蒸馏无需加热到液体沸点,因此理论上具有能耗低、 成本低的优点. 膜蒸馏技术经历了近50 年的研究和开发, 至今还未见大规模的工业化应用. 其关键的问题包括: 膜材料的水通量低, 膜组件的设计尚未优化和膜污染导致性能降低[ 1]. 其中膜材料是最为核心的技术关键. 膜蒸馏膜材料的选择主要指标包括[ 1’ 2]: 微孔膜结构; 膜不能被润湿( 疏水性); 孔隙率( 膜的孑L 隙率提高则膜的导热系数降低, 从而提高水通量).通常认为膜孔被润湿是造成膜蒸馏通量降低和选择性降低的主要原因. 膜孑L 润湿主要是由于膜的疏水性不够, 导致液相进入到膜孔中堵塞膜孔, 引起有效膜蒸馏面积下降, 从而导致通量下降. 膜孑L 可能被润湿的状况通常用液体进入压力( L iq u id E n tr yP ressu re, L E P )来表示, 由下式算出:L E P 一—2ac—os0( 1)r式中。、 r分别是表示液体表面张力, 杨氏水接触角和最大孔径. L E P 值越低, 膜孔被润湿的可能性就越大. 提高L 职值可以从两方面人手: 减小膜的最大孔径和提高膜的接触角. 减小膜的孔径有可能造成传质阻力增加引起通量下降, 通常选用孔径在0. 2~o . 5tL m 的微孔膜. 提高L E P 值的另外一种方法是提高膜的接触角, 如选用疏水膜如聚丙烯, 聚四氟乙烯, 聚偏氟乙烯等[ 2- - 10]. 但这些商业膜通常不是针对膜蒸馏而设计的, 应用中的局限性较大.在膜材料表面接枝改性含氟材料是一种提高膜的水接触角的有效方法[ 4’ 11’ 12]. 研究结果显示含硅收稿日期: 2011—10一lO ; 修改稿收到日期: 2011—03—28基金项目: 国家重大基础研究“9 7 3” 项目( 20 0 9 C B 6 234 0 2); 国家自然科学基金资助项目( 20 9 7 6 0 8 3); 科技部中一以合作研究项目( 20 10 0 1)作者简介: 魏星( 19 8 6 一), 男, 安徽寿县人, 硕士生, 从事有机膜的表面改性及其在直接接触式膜蒸馏中应用. * 联系人< h et@ sa ri. a c. cn )万方数据

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