超疏水串珠结构膜实现高通量抗结垢高盐卤水蒸馏

本文报道了一种通过静电纺丝结合层层雾化氟化技术制备的超疏水串珠结构（SBS）膜，在高盐卤水蒸馏中实现了47 kg m-2 h-1的高通量和强抗结垢性。研究通过分子动力学模拟和弗莱彻成核理论揭示了SBS结构诱导局部流速达3 m s-1的剪切抑垢机制与氟化降低界面自由能的协同抗垢原理。该膜在192小时海水淡化中保持稳定性能，且渗透液无PFAS残留，为工业应用提供了可行路径。

　　

亮点

我们通过协同优化多级串珠结构（SBS）与氟化化学，开发出一种适用于高盐卤水蒸馏的抗结垢高通量膜。关键进展包括：

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  i) 性能突破：在16个循环中保持47 kg m^-2 h^-1的稳定通量，超越典型电纺氟化膜（10–30 kg m^-2 h^-1），并展现出卓越的耐久性。
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  ii) 机制创新：结合弗莱彻成核理论、流体结构相互作用模拟和分子动力学，揭示串珠结构诱导局部高速流动（达3 m s^-1）产生剪切力抑制晶体沉积，同时氟化将界面关联因子f(m, x)提升至≈1.0，削弱盐-表面相互作用。

结论

我们通过分级串珠结构设计与氟化化学的协同优化，成功开发出适用于高盐卤水蒸馏的抗结垢高通量膜。