PTFE平板微孔膜的超疏水改性及其在膜蒸餾中的應(yīng)用.pdf

1、膜蒸餾（MD）因其高效、環(huán)保等優(yōu)勢成為分離技術(shù)中的新熱點。MD可用于海水淡化、工業(yè)廢水的處理和物質(zhì)濃縮。與其他的分離技術(shù)相比，MD具有截留率高、投資成本低、操作簡單等優(yōu)勢，因此被認(rèn)為是一種很具有商業(yè)化應(yīng)用前景的技術(shù)。在MD的膜材料中，聚四氟乙烯（PTFE）具有疏水性好，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、耐熱等特點，是MD的理想材料。
　　本課題主要研究PTFE平板微孔膜的制備以及PTFE平板微孔膜的超疏水改性，并將其應(yīng)用于氣掃膜蒸餾（SGMD）進(jìn)行海

2、水淡化。
　　本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）采用“推壓—拉伸—燒結(jié)”工藝制備PTFE平板微孔膜，控制壓縮比，燒結(jié)時間，燒結(jié)溫度一致，調(diào)節(jié)拉伸倍數(shù)，拉伸溫度和熱定型溫度，制備出6種平均孔徑、孔隙率不一的平板微孔膜。并對微孔膜的微觀結(jié)構(gòu)，孔徑分布進(jìn)行研究；制備的PTFE平板微孔膜具有“原纖–節(jié)點”微觀形態(tài)，孔隙率在35％–63％，平均孔徑在0.17μm–0.41μm。
　?。?）通過溶膠凝膠法在聚四氟乙烯（PTF

3、E）平板微孔膜表面形成 SiO2微納米粒子，再采用全氟癸基三甲氧硅烷（FAS-17）對其進(jìn)行修飾，獲得超疏水表面的PTFE平板微孔膜?？疾炝苏杷嵋阴ィ═EOS）和三甲基三乙氧基硅烷（MTES）配比、FAS-17濃度等對平板膜疏水性和微孔結(jié)構(gòu)的影響。改性后，SiO2微納米粒子附著和內(nèi)嵌在PTFE的原纖-節(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)，減小了膜孔徑和孔隙率；在溶膠凝膠TEOS/MTES的比例為1:1，溶膠凝膠溫度為60℃，F(xiàn)AS-17濃度為4wt％時，改

4、性后PTFE平板微孔膜表面達(dá)到超疏水效果， WCA為154.3o，RA為8o；FTIR分析表明，改性前后PTFE平板微孔膜表面化學(xué)基團(tuán)發(fā)生明顯變化。
　?。?）采用熱處理法在PTFE平板微孔膜表面建立微納米結(jié)構(gòu)，利用聚四氟乙烯自身為低表面能物質(zhì)的優(yōu)勢，制備出高孔隙的超疏水PTFE平板微孔膜表面?？疾炝藷崽幚頊囟?、保溫時間及冷卻時間對平板膜疏水性和微孔結(jié)構(gòu)的影響。改性后， PTFE平板微孔膜表面逐漸粗糙，表面出現(xiàn)微尺度槽和微突結(jié)構(gòu)，

5、增大了膜的孔徑與孔隙率；在熱處理溫度為350℃，保溫時間為3min，冷卻時間為4h時，改性后PTFE平板微孔膜表面達(dá)到超疏水效果，WCA為151.94o，RA為8.04o；FTIR分析表明，改性前后PTFE平板微孔膜表面化學(xué)基團(tuán)無變化，熱處理改性PTFE平板微孔膜主要是通過改變PTFE平板微孔膜的表面形貌結(jié)構(gòu)來提高膜的疏水性能。
　?。?）連續(xù)120h運行SGMD裝置處理模擬海水，考察PTFE平板微孔膜進(jìn)行超疏水改性后對膜蒸餾通量