Controle da microestrutura da membrana blendada fluoroalquilada FeOOH/PVDF e estudo do desempenho em destilação por membrana

Hai-fu Gao ,  

Long-fei He ,  

Jia-jing Sun ,  

Chun-rui Wu ,  

Hua-yan Chen ,  

Xuan Wang ,  

Xiao-long Lu ,  

摘要

A tecnologia de destilação por membrana (MD) é um meio importante para dessalinização de água do mar e a valorização de corpos d'água de alta concentração. Excelente hidrofobicidade e uma estrutura porosa uniforme são fundamentais para resolver problemas de poluição da membrana, molhabilidade e garantir operação eficiente do MD. Este trabalho projetou um método de funcionalização síncrona por dissolução e separação de fase induzida por hidroxila: baseado na reação de hidrólise-condensação durante o processo de dissolução da solução de moldagem, o trifluoroctiltrietoxissilano (FAS) foi graftado na superfície das nanobarras de hidróxido de ferro (FeOOH), formando o hidróxido de ferro fluoro-sililado (F-FeOOH), aumentando a hidrofobicidade e resolvendo o problema de aglomeração de nanopartículas. Além disso, durante o processo de formação da membrana por separação de fase, o F-FeOOH regulou a estrutura cristalina da membrana de polivinilideno fluorídrico (PVDF), normalizando o crescimento e cura das micelas poliméricas, otimizando a superfície da membrana e a estrutura dos poros. A pesquisa mostrou que a introdução do F-FeOOH melhora a hidrofobicidade química do material e induz a transição da cadeia molecular do PVDF para a fase γ cristalina, aumentando significativamente a hidrofobicidade da membrana modificada; o ângulo de contato da água pura na superfície inferior da membrana atingiu 135,5°, um aumento de 42,6% em relação à membrana original; a uniformidade do tamanho dos poros aumentou, com a proporção do diâmetro de poro mais frequente alcançando 98,4%; o fluxo MD alcançou 38,5 kg/(m²·h), um aumento de 75,0% em relação à membrana original; a taxa de retenção da membrana ultrapassou 99,9% e apresentou boa estabilidade em experimentos antifouling e antiumidificação de 30 horas.

关键词

hidróxido de ferro fluoro-sililado; polivinilideno fluorídrico; membrana microporosa hidrofóbica; destilação por membrana; molhabilidade da membrana

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