膜蒸餾（MD）是一種以疏水多孔膜為物理屏障、以膜兩側(cè)蒸汽壓差為傳質(zhì)推動力的熱驅(qū)動型膜分離技術(shù),在海水淡化和高鹽廢水處理與回用等脫鹽領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但膜通量較低、膜易污染和潤濕等問題始終限制著膜蒸餾技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。近年來,在提高膜蒸餾膜通量和增強膜耐污染/潤濕能力這兩個方面已經(jīng)各自有了較大進展,但當前的研究方案還難以將這兩者兼顧,即在膜通量提升和耐污染性增強之間存在一種trade-off效應(yīng),這使得當前膜蒸餾膜的綜合性能及其應(yīng)用穩(wěn)定性仍需進一步增強。因此,研制兼具高通量和耐污染/潤濕性的膜蒸餾膜具有重要意義和應(yīng)用價值。本論文主要是針對如何突破上述trade-off效應(yīng),從新型親/疏水Janus復(fù)合膜的構(gòu)建角度開展了相關(guān)研究。1)在商業(yè)化聚四氟乙烯（PTFE）疏水微濾膜表面依次通過多巴胺（DA）自聚、銀納米顆粒（AgNPs）原位固定、聚多巴胺（PDA）超薄封裝的多級修飾,分別制備了 P-PTFE、Ag/P-PTFE和P/Ag/P-PTFE三種親/疏水Janus復(fù)合膜,并對膜的表面形貌、化學(xué)組成等物理化學(xué)性質(zhì)進行了表征。與原始PTFE膜相比,復(fù)合膜表面孔徑略有下降但依然保持表面多孔... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)北京市

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１４１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ１４１??

簡單的膜蒸餾構(gòu)型，在四種類型中出現(xiàn)最早，相關(guān)??研宄和應(yīng)用也最多［２］ＱＤＣＭＤ易于通過調(diào)整參數(shù)進行控剞，可以不另設(shè)冷凝設(shè)備，??且易于在水處理中得到應(yīng)用［５，６］。然而由于ＤＣＭＤ中膜的兩側(cè)直接與熱料液、和??冷凝液接觸，因此熱損失也較為嚴重，對跨膜傳質(zhì)推動力有一定的負面影響［７］。??ｉ?ｔ?Ｉ?丨?ｉ?ｔ?一一?Ｉ??Ｉ４?？?ｊ??■Ｉ‘?Ｃｘｘ＾ｎ＆?Ｉ?Ｉ?Ｃｏｃ＾ｍ?■??■?Ｉ?■＇?Ｉ??Ｉ?ｔ?＾１?Ｉ?ｔ??Ｉ?＾?＿??ｆ?二?Ｊ?卜－［：堯?Ｉ??圖１．２膜蒸餾的四種構(gòu)型［４１??（ａ）直接接觸式膜蒸餾，（ｂ）氣隙式膜蒸餾，（ｃ）吹掃式膜蒸餾，（ｄ）真空膜蒸餾??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｏｕｒ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ１４１??（ａ）?ＤＣＭＤ，?（ｂ）?ＡＧＭＤ，?（ｃ）?ＳＧＭＤ，?（ｄ）ＶＴＶＩＤ??ＡＧＭＤ中（圖１．２ｂ）膜與下游的冷凝液被氣隙分隔，揮發(fā)組分的蒸汽穿過??膜孔和氣隙，在冷凝板上冷凝后被收集。由于膜與下游料液不直接接觸，傳質(zhì)過??程中的熱損失減小，熱效率有所提升［８］。此外，ＡＧＭＤ也可以用原料液作為冷凝??液，不須另外設(shè)置冷凝器［９］。同時，ＡＧＭＤ通量受到膜厚度的影響也不明顯，但??由于氣隙的傳質(zhì)阻力較大ＡＧＭＤ的通量一般也比較低［１（），１１］。??ＳＧＭＤ?（圖１．２ｃ）在膜的下游設(shè)置氣體吹掃裝置，利用吹掃氣將蒸汽輸送至??冷凝器并收集，也可以起到減少熱損失的作用。通過控制吹掃氣體的流量，ＳＧＭＤ??可以達到較大的滲透液回收率［１（）］。但ＳＧＭＤ需要另外設(shè)置冷凝裝置，且吹掃氣??的動力消耗比較大，實用性比

?兼具高通量和耐油污染的親／疏水復(fù)合膜及其膜蒸餾性能???此外，聚乙烯（ＰＥ）膜雖然熱穩(wěn)定性較弱，但具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性，也在一??些膜蒸餾研究中得到了應(yīng)用［３２，３３］。聚醚砜（ＰＥＳ）具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)??定性和機械強度，經(jīng)過疏水化改性［３４］或者與ＰＶＤＦ等材料共混［３５］也可以用于膜??蒸餾膜的制備。??９ＨＨＩ??圖１．３不同方法制備的多孔膜表面形貌??（ａ）拉伸法｜３６１，（ｂ）相轉(zhuǎn)化法｜３７１，?（ｃ）燒結(jié)法｜３８］，?（ｄ）靜電紡絲１３９１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ａｔｔａｉｎｅｄ?ｆｒｏｍ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍｅｔｈｏｄｓ??（ａ）?ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ１３６１，?（ｂ）?ｐｈａｓｅ?ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ１３７１，?（ｃ）?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ１３８１，（ｄ）?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ１３９１??膜蒸餾膜的制備方法主要包括拉伸法、相轉(zhuǎn)化法、燒結(jié)法、靜電紡絲等。這??些方法可以獲得孔徑可調(diào)節(jié)的多孔膜。圖１．３給出了不同方法制得的膜的典型結(jié)??構(gòu)形態(tài)。??拉伸法不需要使用溶劑，可以用于結(jié)晶度較高的聚合物成膜，制備ＰＴＦＥ、??ＰＥ、ＰＰ平板膜或中空纖維膜時常用該種方法［４（）］。拉伸法中，將高分子聚合物加??熱到熔融態(tài)后擠出冷卻，在垂直擠出的方向上進行拉伸，直至獲得需要的孔結(jié)構(gòu)。??相轉(zhuǎn)化法通過高分子聚合物在兩相之間的轉(zhuǎn)化進行膜的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控。根據(jù)相??轉(zhuǎn)化的誘導(dǎo)方式可進一步分成非溶劑致相轉(zhuǎn)化法（ＮＩＰＳ）和熱致相轉(zhuǎn)化法（ＴＩＰＳ）??等。ＮＩＰＳ法中，聚合物溶液浸入凝固浴后會引發(fā)相分離，聚合物貧相被去除，??６??


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