具有中间PEBA层和优化PDMS层的渗透蒸发膜工程化与放大制备

为解决渗透蒸发复合膜制备中微孔基底孔隙渗透的难题，研究人员开发了一种创新性复合膜结构。该膜通过液-液界面形成的聚醚嵌段酰胺(PEBA)中间层有效防止孔隙渗透，并实现聚二甲基硅氧烷(PDMS)选择层的均匀沉积。通过动态监测膜溶液液滴铺展过程，精准调控了PDMS层的热力学与动力学参数。SEM证实PDMS-PEBA/聚四氟乙烯(PTFE)膜具有致密表层结构，各层厚度可控。基于三层结构放大的600 cm2膜在浓缩正丁醇(60°C，1 wt.% n-丁醇/水)时展现出22.4的分离因子和1.9 kg/m2/h的通量，具有显著工业应用价值。

　　

这项研究攻克了渗透蒸发复合膜制备过程中的关键难题——微孔基底孔隙渗透问题。科研团队巧妙利用液-液界面聚合技术，构建了具有"三明治"结构的创新膜材料：中间层采用聚醚嵌段酰胺(PEBA)作为屏障，上层则是经过精确调控的聚二甲基硅氧烷(PDMS)选择层。通过实时监测PDMS溶液液滴的铺展行为，研究人员成功优化了成膜过程中的热力学和动力学参数。扫描电镜(SEM)分析清晰展示了PDMS-PEBA/聚四氟乙烯(PTFE)复合膜的精妙结构——各层厚度精准可控且表面致密无缺陷。

特别值得一提的是，基于阻力模型分析和实际渗透蒸发测试，研究团队确定了PEBA和PDMS层的最佳厚度配比。将这一设计放大制备的600 cm²大面积膜在60°C条件下处理1 wt.%正丁醇/水混合体系时，展现出令人惊艳的性能：分离因子高达22.4，通量稳定在1.9 kg/m²/h。这些突破性成果为生物燃料浓缩等工业应用提供了极具前景的膜分离解决方案。