PVDF/SiC疏/亲水Janus复合膜的制备及其膜蒸馏处理酸性废水性能

着眼于采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)技术对酸性废水进行处理和资源再利用,针对传统蒸馏膜机械稳定性不高、通量低等问题,使用刮涂法和非溶剂致相分离(NIPS)法在亲水碳化硅(SiC)微滤膜表面构建疏水聚偏氟乙烯(PVDF)多孔薄层,制备得到具有不对称润湿性的PVDF/SiC疏/亲水双层Janus复合膜,用于DCMD性能研究.使用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,水-乙醇体系为非溶剂凝固浴,探究了制膜过程中PVDF铸膜液浓度、凝固浴成分、凝固浴温度等因素对PVDF层表面形貌和浸润性的影响,研究了复合膜在DCMD浓缩稀硫酸和处理模拟酸性矿山废水中的性能.结果表明,铸膜液中质量分数10%PVDF和纯乙醇凝固浴为最佳制膜条件,所得复合膜水接触角达140°,分离层孔隙率为45%,平均孔径为0.6μm,并且PVDF层与SiC基体结合力强.复合膜在DCMD浓缩质量分数10%(107 g/L)稀硫酸溶液和处理模拟酸性矿山废水实验中水的膜通量均达10 L/(m^(2)·h)以上,对非水组分截留率近100%,并具有长期运行稳定性,表现出DCMD处理酸性废水的应用潜力.

PVA-PAA/PTFE复合膜的制备及其在膜蒸馏中浓缩垃圾渗滤液的性能

膜蒸馏(MD)技术由于受浓差极化影响小,有望在浓盐水的深度浓缩中发挥作用,但在实际运行过程中会面临膜污染和润湿的问题.本研究采用旋涂法在商用疏水性聚四氟乙烯(PTFE)膜上涂覆一层亲水性皮层,制备了一种Janus复合膜.该皮层由聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)通过高温脱水缩合而成,在热水中性质稳定,具有较强的耐污染能力.Janus复合膜具有不对称的润湿性,PTFE膜表面呈疏水性,空气中水接触角为144.3°;涂层在空气中亲水,水接触角为59.1°,水下憎油.采用Janus复合膜,以含500 mg/L腐殖酸(HA)、14.7 mmol/L硫酸钙(CaSO_(4))以及各自添加氯化钠(NaCl)的溶液作为进料液,进行直接接触式膜蒸馏(DCMD)测试.浓缩不含NaCl的HA溶液以及含有NaCl的HA溶液时,两种膜的通量相差不多,复合膜通量分别为16.2 kg/(m^(2)·h)和15.5 kg/(m^(2)·h).浓缩1.9倍CaSO_4溶液时,PTFE膜的通量为14.9 kg/(m^(2)·h),复合膜通量为20.8 kg/(m^(2)·h),表现出一定的耐CaSO_(4)结垢性能.研究复合膜的有机污染和无机结垢过程.将Janus复合膜用于浓缩实际垃圾渗滤液3倍时,复合膜通量在17.6 kg/(m^(2)·h),较PTFE基膜更加稳定;冷凝液电导率低于3μS/cm,表明制得的Janus复合膜在处理垃圾渗滤液方面具有一定的应用潜力.