Janus PSF/PVA膜的开发及其在膜蒸馏高效海水淡化中的应用

《Polymer Engineering & Science》：Development of Janus PSF/PVA Membranes for Efficient Desalination via Membrane Distillation

开发了一种基于聚四氟乙烯（PSF）与亲水聚乙烯醇（PVA）复合结构的Janus膜，通过表面改性将水接触角从94°降至64°，抗液入压提升至7.0 bar，蒸汽通量从17.13 kg/m2h增至26.33 kg/m2h，且连续运行15小时无性能衰减。

　　

摘要

为了提高膜蒸馏（MD）过程中的通量，研究人员开发了一种Janus膜，用于海水淡化。该膜是通过在疏水性聚砜（PSF）膜上涂覆一层薄薄的亲水性交联聚乙烯醇（PVA）层制备而成的。利用FESEM和AFM对膜表面进行表征，结果显示PVA涂层均匀分布，且膜表面粗糙度降低。水的接触角从94°显著降至64°，表明膜表面的亲水性增强。此外，液体进入压力（LEP_w）在PVA改性后从6.5巴增加到7.0巴，证实了膜对液体渗透的抵抗能力得到提升。为了评估其分离效率，使用含3.5 wt.% NaCl盐水的直接接触膜蒸馏（DCMD）装置对膜进行了测试。结果表明，PSF膜的蒸汽通量从17.13 kg/m²h增加到PSF/PVA膜的26.33 kg/m²h。此外，这种Janus膜在连续运行15小时后仍表现出优异的长期稳定性，通量保持稳定，没有出现分层或性能下降现象。这些发现凸显了PSF/PVA膜结构在增强水蒸气传输方面的有效性，为提高膜蒸馏应用的通量和性能提供了一种新的策略。