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纳米纤维膜的制备及其在水处理和海水淡化中的应用
2020/1/8 11:05:51 admin

DOI:10.1016/j.desal.2019.114178

海水淡化是一种很有前途的技术,可为清洁饮用水提供可靠和丰富的来源。该综述调查了纳米纤维技术的现状和发展趋势,重点关注其生产以及在海水淡化和水处理中的应用。纳米纤维是最新一代的非织造过滤材料,具有特殊的功能。在本文中,作者将讨论纳米纤维生产中的常规技术,例如静电纺丝(ES)、熔喷(MB)、原纤化双组分纤维挤出、相分离、拉伸、自组装和模板合成,以及其优势和局限性。然后,介绍了发展中的纳米纤维生产技术,例如离心纺丝、等离子体诱导的合成和溶液吹塑纺丝。本文还将研究纳米纤维膜(NFMs)在分离工艺中的发展应用,例如正向渗透(FO)、膜蒸馏、超滤(UF)、微滤(MF)和纳滤(NF)。这项工作还强调了在纳米纤维膜中为提高其效率而进行的表面改性。然而,对于纳米纤维膜技术的进一步发展,仍然有许多困难需要考虑和克服。随着纳米纤维制造工艺的进一步发展和对纳米纤维膜新用途的认可,纳米纤维技术领域将超越目前的现状,朝着产业化的方向发展。

 

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图1.a:通过ES技术的纳米纤维生产过程的图示。b:MB系统的示意图。c:双组分纺粘工艺的图示。d:通过模板合成方法的纳米纤维制造过程的示意图。e:通过相分离技术的纳米纤维制备过程的示意图。f:通过拉伸技术的纳米纤维生产过程的示意图。g:用于CLSD的设备的演示。h:通过自组装技术的纳米纤维制备过程的示意图。


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图2.a):离心纺丝法实验装置的示意图。b):等离子诱导合成技术实验装置的图解描绘。c)显示同轴喷嘴的SBS设备的示意图。


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图3.(a)制备的纳米纤维膜(b)热压纳米纤维膜(c)纳米纤维膜的表面处理(d)用于MD工艺的具有改性表面的纳米纤维膜(e)具有薄PA层-FO的复合纳米纤维膜(f)用于MD的复合纳米纤维膜。


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图4.随着纤维直径的减小,过滤效率的变化图示。


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图5.PU/PA[经IP工艺改性的聚氨酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维膜,PA]和商用MF膜的除菌效果。


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图6.在低进料压力下具有0、5.0、10.0和15.0 wt% MWCNTs的聚乙烯醇-MWCNT/PAN薄膜纳米复合膜的过滤效率。


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图7.不同磺化聚醚酮(SPEEK)含量的膜在铸膜液中的水通量和脱盐率。


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图8.聚偏二氟乙烯(PVDF)热处理支架、PVDF非热处理支架和PVDF-聚乙烯醇(PVA)支架在干湿条件下的机械性能。


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图9.聚偏氟乙烯(PVDF)-LbL TFCM和PVDF TFCM在FO模式和PRO模式下的FO过程中的效率比较,并分别与以去离子水和0.5 M NaCl作为原料液和汲取液的商用CTA膜的效率进行比较。


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图10.电纺纳米纤维支撑的TFC膜的制造示意图。


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图11.基于TFC正向渗透PI的纳米纤维膜的制备示意图。


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图12.制备的基于薄膜复合材料和纳米纤维的薄膜复合膜的水通量。


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图13.真空膜连续蒸馏10h的NaCl截留率。

 


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