非溶剂诱导相转化策略使得膜蒸馏应用无需后修饰即可具备抗结垢性

《npj Clean Water》：Non-solvent induced phase inversion strategy enables scaling resistance without post-modification for membrane distillation application

　　

摘要

在高盐度条件下，微溶盐导致的疏水膜结垢会引起通量下降，并最终导致膜蒸馏 (MD) 技术中的膜失效。为了克服这一问题，大量研究集中在对现有疏水膜进行化学改性上。虽然使用氟烷基硅烷对聚偏氟乙烯 (PVDF) 膜进行化学改性可以提高其抗矿物结垢能力，但该过程涉及多个步骤、使用强腐蚀性化学品且改善甚微。在本研究中，我们提出了一种通过本身在非溶剂致相分离 (NIPS) 过程中定制顶层膜层来构建抗垢表面的可能性。与通常认为抗结垢需要粗糙的超疏水表面这一观点相反，我们的对比研究表明，具有相对光滑表面和较小孔径的 PVDF 膜比其他 NIPS 策略更有效地阻止石膏垢的附着。该膜同样优于不同平均孔径（0.45 μm 和 0.2 μm）的商业 PVDF 膜。总体而言，虽然可以对 NIPS 进行定制以制备具有不同形貌的 PVDF 膜，但我们的研究结果表明，使用水作为非溶剂可以获得一种膜表面，在该表面上石膏垢表现出较弱的附着力，使得大部分沉积物可以被轻易冲洗掉。