膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜制备与表征

摘要

针对膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜盐截留率较低的问题进行了实验研究。首先,用自制的氧化物AB与去离子水按一定比例混合,对陶瓷膜管支撑体两端进行均匀涂抹,然后在高温下烧结,对两端进行玻璃化密封,解决了其端面短路流问题。然后,在室温条件下,采用溶液体积为50 mL、浓度为0.01 mol/L的 1H,1H,2H,2H–全氟癸基三乙基氧硅烷(C1 6H1 9 F1 7O3 Si,简称FAS)的异丙醇溶液对玻璃化后的陶瓷膜管进行疏水改性,制备疏水性FAS–ZrO2–Al2O3复合膜。通过增加接枝改性次数(每次疏水改性时间为3 d),以改性后的疏水陶瓷膜管纯水穿透压力为指标,考察膜管的疏水性能。然后对每根膜管进行AGMD实验,疏水膜管内表面的SEM分析、IR分析和水接触角测试。结果表明:在NaCl热溶液温度75 ℃、流量25 L/h、质量浓度为2%,冷却水温度15 ℃以及流量为50 L/h的实验条件下,综合性能最好的是3#膜管,膜蒸馏通量达到4.29 kg/(m^2·h),截留率达到99.83%;使用FAS改性陶瓷膜管内表面的ZrO2膜层,氟硅烷中的两个疏水基团CxF2x+1和Si—CH2CH2·CxF2x+1都成功地接枝聚合到了陶瓷膜表面形成很好的疏水表面,水接触角达到142°。因此,经过FAS疏水改性后的FAS–ZrO2–Al2O3复合膜符合膜蒸馏用膜要求,可以通过AGMD淡化高盐度苦咸水,得到高纯度的水。