超疏水膜接触器选择性回收食物垃圾冷凝液中短链脂肪酸：传输机制与实时润湿性监测

本文推荐：本研究通过1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷(PFOTMS)改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜构建超疏水膜接触器(SHMC)，实现食物垃圾冷凝液(FWC)中短链脂肪酸(SCFAs)的高效选择性回收。改性膜对戊酸(C5)回收率达62.8%，乙酸(C2)截留率97.7%，光学相干断层扫描(OCT)证实其卓越的润湿抗性，为有机废水资源化提供了创新解决方案。

　　

亮点

超疏水膜接触器(SHMC)技术为从食物垃圾冷凝液(FWC)中选择性回收高价值短链脂肪酸(SCFAs)提供了战略性强且可扩展的平台。本研究中，氟硅烷功能化的PVDF膜展现出优异的化学稳定性，对正戊酸(n-valeric acid)具有优先亲和力，在连续24小时运行中保持pH梯度(进料pH 3；渗透液pH 12)时回收效率达62.8%。该配置实现了稳定的相分离，并直接促进SCFA浓缩至碱性提取相，无需后续纯化步骤。

超疏水膜改性的特性

图2展示了用不同氟化烷氧基硅烷改性的超疏水PVDF膜的物理化学特性。通过FTIR光谱验证了各改性阶段功能基团的成功引入。原始PVDF膜显示出特征吸收带，包括1,454 cm^?1处的C-H伸缩振动和600–800 cm^?1区域的?CF₂弯曲振动，与先前研究一致。

SHMC从FWC中高效回收SCFAs的意义

氟硅烷修饰的PVDF膜通过疏水-疏水相互作用和范德华力，显著提升长链SCFAs（如戊酸）的选择性传输。实时光学相干断层扫描(OCT)监测显示，改性膜在复杂有机废水环境中能长期维持稳定的界面特性，接触角和孔隙率变化极小，这为解决传统膜接触器润湿失效问题提供了新思路。

结论

本研究系统探讨了氟化烷氧基硅烷改性超疏水PVDF膜从FWC中回收SCFAs的性能。PVDF@PFOTMS对正戊酸的回收效率超过60%，同时有效抑制挥发性更强的SCFAs传输。分离行为主要由全氟化膜表面与长链SCFAs烷基链之间的疏水相互作用主导，为设计下一代废水资源回收膜材料提供了理论依据。