金属-有机骨架基纳米纤维膜用于直接接触式膜蒸馏脱盐

ACS Sustainable Chem. Eng.：金属-有机骨架基纳米纤维膜用于直接接触式膜蒸馏脱盐

DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b06791

水资源短缺是一个日益严重的问题，它影响着受害人群的社会经济生存能力。为了解决这个问题，已经建立了各种各样的战线。本文介绍了一种三层纳米纤维膜，包括：1）由聚偏氟乙烯（PVDF）混合疏水性SiO2纳米颗粒（NPs）电纺而成的纳米纤维层，2）由聚丙烯腈（PAN）/金属-有机骨架（MOFs）电纺而成的纳米纤维层以及3）由PVDF混合亲水性SiO2 NPs电纺而成的纳米纤维层，该膜可用于直接接触式膜蒸馏（DCMD）脱盐。这种新型膜可有效生产饮用水，在电导率方面可达到并超过饮用水标准。通过扫描电子显微镜（SEM）和电子分散X射线（EDX）光谱对膜进行表征，利用透射电子显微镜（TEM）对填料进行表征。具有5wt%疏水性SiO2-PVDF顶层、1.5w%MOF-PAN中间层和1wt%亲水性SiO2-PVDF底层的电纺纳米纤维复合膜尽管进水压较低（86.2 kPa），但其最大表面接触角为140.8°。在跨膜温差为30℃，进料氯化钠浓度为35 g/L的条件下运行5小时，该膜进一步表现出4.40 kg/m2h的通量和低至4μS/cm的渗透电导率。所制备的复合纳米纤维膜在水中稳定性较好，适用于通过脱盐生产纯净水。

图1.纳米添加剂、二氧化硅（疏水性）纳米粒子和MOF-808的TEM图像。

图2.顶部[（a）PVDF和（b）PVDF-疏水性SiO2 NPs]、中间[（c）PAN和（d）PAN-MOF-808]和底部[（e）PVDF-亲水性SiO2 NPs]表面的SEM图像。

图3.带有相应EDX光谱的横截面图像，显示在S2和S3膜的PAN中间层中存在Zr。

图4.带有相应EDX元素映射的横截面图像，显示PAN中间层中存在MOF-808。

图5.纳米纤维膜的3D AFM图像：S1、S5和S7；纳米纤维膜S1、S5和S7的水接触角（θ°）。

图6.所选纳米纤维膜的拉伸应力-应变曲线。

图7.所选纳米纤维膜的DSC热分析图。

图8.S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7的通量和渗透电导率。

图9.内部蒸汽通道的示意图，其中A和B处有分界面。

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文章来源：易丝帮