聚偏氟乙烯光热纳米纤维膜的制备及脱盐应用

发布时间：2020-12-07 02:54

　　膜蒸馏技术在海水淡化领域扮演着日益重要的角色,但传统的膜蒸馏技术易受到温度极化现象的影响,导致其在流体主体和膜表面之间产生温度梯度,造成膜的渗透通量下降。本文在聚偏氟乙烯（PVDF）中引入具有光致热功能的纳米掺锑二氧化锡（ATO）来制备光热膜,用来减小减压膜蒸馏（VMD）过程中的温度极化现象;在此基础上又制备了亲/疏水双层结构膜,将其用于太阳能海水淡化过程。首先,以PVDF为成膜聚合物,引入纳米ATO粒子,采用静电纺丝技术制备了 PVDF/ATO纳米纤维膜,并对其热压处理来优化孔结构,同时研究了热压温度、ATO负载量对膜结构和性能的影响。结果表明,膜在170 ℃C下热压1 h后,纤维层更加致密,机械强度相对于初生膜增加了 70%,且接触角保持在130°以上;当ATO的负载量为3 wt%时,纤维膜具有更好的综合性能。其次,表征了膜的光热性能并测试其VMD过程,结果表明:在相同条件的红外线直接照射下,PVDF/ATO膜表面温度相对纯PVDF膜提高了 42 ℃C,PVDF/ATO膜的渗透通量为26 kg·m-2·h-1,相对于纯PVDF膜提升了2.6倍,且脱盐率保持在99%以上。在300～2... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１膜蒸馏的四种操作方式??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｏｕｒ?ｍｏｄｅｓ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ??

ＴＰＣ＝跨膜温度差／流体主体温度差??它反映出了膜两侧的主体温差作用的推动力用于液料汽化的利用效果，因??此，可以利用ＴＰＣ的大小来评估温度极化现象对膜蒸馏造成的影响。如图１－２??为膜蒸馏过程中的温度极化示意图，在膜蒸馏中存在着传质与传热过程，首先膜??的热侧主体溶液将热量传递到膜的表面，膜表面的溶液汽化以蒸汽的形式透过膜??孔进入膜的冷侧，在此过程中会导致膜的热侧膜表面存在潜热的损失，使膜的热??侧主体溶液温度＾高于热侧膜表面温度加，在两者之间产生了温度边界层办。在??蒸汽进入冷侧后冷凝，并以热对流的形式将热量传递到冷侧的主体溶液，使得冷??侧的膜表面温度高于主体溶液温度在此间产生温度边界层心。最终造成??了膜的表面温度与溶液主体温度产生温度梯度，即为温度极化的基本过程机理。??在膜蒸馏过程中，蒸汽通过膜孔的驱动力来自于膜两侧的压力差，膜两侧的??压力随着温度的增加而逐渐增加

探测出在膜蒸馏运行过程中，膜的表面温度的变化情况，并且采用红外成像技术??表征了流体的主体温度以及随时间的变化，解决了膜蒸馏过程中膜表面温度难测??量的问题，其过程装置示意图如图１－３所示。结合这两种技术的运用，成功的表??征了膜的温度变化，并能够利用温度极化系数说明温度极化对膜蒸馏的影响程??度。??Ｉｆ?一?＜??Ｐ?▲目?９?９??９?…：：—ｆ—１??圓?ｉ???％??ｌ＝＝一一—??图１－３用于监测ＤＣＭＤ过程中膜温度的装置??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｅｔ－ｕｐ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｉｎ?ＤＣＭＤ?ｐｒｏｃｅｓｓ??Ｐ〇ｌｉｔａｎ〇＃［４１］采用柠檬酸钠还原硝酸银制备了银纳米粒子（ＡｇＮＰｓ），这种??贵金属纳米粒子在光的激发下能够将光能转为热能，从而使自身温度升高。他们??将这种粒子引入到ＰＶＤＦ疏水膜中，并将其应用到ＶＭＤ过程中。如图１－４所示，??６??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：2902484