膜科学与技术

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用于膜蒸馏的PVDF/PDMS疏水复合膜的研究及性能优化

作者：白静娜，赵金龙，吕宾，王洪声

单位：北京中环膜材料科技有限公司，北京101500

关键词：表面涂敷；聚二甲基硅氧烷；聚偏氟乙烯；正交实验；膜蒸馏

DOI号：

分类号： TQ028.8

出版年,卷(期):页码： 2016,36(4):30-37

摘要：

通过表面涂覆法制备了聚偏氟乙烯/有机硅疏水复合膜。实验将聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯及催化剂按一定比例混合，涂于聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜表面并固化交联，系统研究和讨论了影响涂层效果的主要因素，得到了正交实验的最优因子组合，使改性后的膜丝具有较好的性能。结果表明：在正己烷/聚二甲基硅氧烷/正硅酸乙酯/催化剂体系中，正硅酸乙酯含量是影响膜蒸馏水通量的主要因素；聚二甲基硅氧烷含量对膜的透气系数的影响最大，浸泡时间主要影响膜的疏水性。优化的疏水涂层条件为： m(聚二甲基硅氧烷) : m(正硅酸乙酯) : m(催化剂)=10:2:1(质量比)，涂层温度28℃，浸泡时间20s。测试结果显示，有机硅涂敷后聚偏氟乙烯膜的表面静态接触角从83°提高到116°，且膜蒸馏通量保持率达90%以上，通量随运行时间延长的衰减情况得到改善。

In this paper, Polydimethylsiloxane(PDMS), ethyl orthosilicate(TEOS) and Dibutyl tin dilaurate(DBTDL) catalyst were employed as surface coating agents on polyyinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membrane to prepare PVDF/organosilicon hydrophobic composite membrane. Through systematic experiments, coating formulations and process parameters were optimized. The results showed that, the membrane distillation(MD) flux was mainly determined by the TEOS content; and the permeability coefficient was greatly affected by the PDMS portion; while the membrane contact angle was depended on the soaking time. With optimized portions and conditions of m(PDMS) 10: m(TEOS) 2: m(DBTDL)1 (mass ratio) under coating temperature 28℃ and soaking time 20s,the modified composite membrane shows improved MD flux running time loss and hydrophobic property(contact angle from 83°to 116 ), as well as a good flux retention rate.

基金项目：

作者简介：

第一作者简介：白静娜（1986-）女，河北石家庄，硕士研究生，从事膜分离技术，E-mail:baijingna9@126.com

参考文献：

[1] 唐娜，蒋建伟，袁丽娜，等. 热致相分离聚乙烯一聚丙烯共混平板疏水微孔膜的
制备及其膜蒸馏性能研究[J]. 膜科学与技术，2013，33（6）：47-52.
[2] 孔瑛，杨金荣，李阳初，等. 聚酰亚胺微孔膜疏水化用于膜蒸馏[J]. 功能高分子学报，1997，10（2）：260-264.
[3] 唐娜，刘家祺，马敬环. 用膜蒸馏的膜材料现状[J]. 化工进展，2003,22（8）：808-812.
[4] 徐丽，许颖，杜春慧，等. 聚醚砜微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用[J]. 功能材料，2007，32（8）：573-579.
[5] 林汉阳，武春瑞，吕晓龙. 聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究[J]. 膜科学与技术，2010,30（2）：39-44.
[6] SongZ Y， XingM H， ZhangJ，et al. Determination of phase diagram of a ternary PVDF/c -BL/DOP system in TIPSprocess and its application in preparing hollow fiber membranes for membranedistillation[J]. Sep Purif Technol，2012，90:221-230.
[7] Young -Deuk K，Kyaw T，Noreddine G ，et al. Performance investigation of a solar-assisted direct contact membrane distillation system[J]. J Membr Sci ，2013，427:345– 364.
[8] Khayet M. Experimental design and optimization of asym-metric flat-sheet membranes prepared for direct contact membranedistillation[J]. J Membr Sci，2010，351:234 –245.
[9] Teoh M，Chung T．Membrane distillation with hydrophobic macmvoid-free PVDF-PTFE hollow fibre membranes [J]．Sep and Purif Technol，2009，66：229-236
[10] Fan H W， Peng Y L， Li Z H. Preparation and characterization of hydrophobic PVDF
membranes by vapor-induced phase separationand application in vacuum membrane
disti llation[J]. J Polym Res，2013，20：134-149.
[11] Liu G P， Xiangli F J， Wei W. Improved performance of PDMS/ceramic composite pervaporation membranesby ZSM-5 homogeneously dispersed in PDMS via a surface graft/coating approach[J]. Chem Eng J，2011，174：495– 503.
[12] Mazo M A，Nistal A， Caballero A C. Influence of processing conditions in TEOS/PDMS derived siliconoxycarbide materials. Part 1: Microstructure and properties[J]. JEurCeram Soc，2013，, 33：1195–1205.
[13] Almeida J C，Castro A G B，Lancastre J J H. Structural characterization of
PDMS-TEOS-CaO -TiO2hybridmaterials obtained by solegel[J]. Mater Chem Phy，2014，143 ,： 557-563.
[14] JessieLue S J，Chien C F，Mahesh K P O. Pervaporative concentration of ethanol–water mixtures using heterogeneouspolydimethylsiloxane (PDMS) mixed matrix membranes[J]. J Membr Sci ，2011，384：17– 26.
[15] Li P， Chen H Z， Chung T S. The effects of substrate characteristics and pre-wetting agents on PAN–PDMScomposite hollow fiber membranes for CO2 /N2 and O2 /N2separation[J]. J Membr Sci ，2013，434：18–25.
[16] 王平，郭洪献，宋兰花，等. 含氮硅烷对聚二甲基硅氧烷涂膜表面疏水性的影响[J]. 高分子学报，1995，6：699-703.
[17]吕晓龙. 中空纤维多孔膜性能评价方法探讨[J]. 膜科学与技术，2011，31（2）：1-6.
[18]何铁峰. 膜蒸馏系统传热传质过程优化实验研究[D]. 内蒙古工业大学，2009: 1-53.

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