DOI:10.1016/j.seppur.2020.118186
聚四氟乙烯(PTFE)由于其出色的热稳定性、耐化学降解性和强疏水性而越来越频繁地出现在膜应用中。然而,由于其高熔体粘度和耐溶剂性,难以通过常规技术制备高通量膜。在此,研究者采用环保技术通过乳液静电纺丝法制备了PTFE中空纤维膜。将普鲁兰多糖掺入PTFE乳液中,作为PTFE颗粒的粘合剂,以促进初纺PTFE-普鲁兰多糖中空纤维膜的形成。通过对初纺膜进行烧结,得到了预期的PTFE中空纤维膜。在制备过程中不使用有机溶剂,也不排放任何污染物。所制备的PTFE中空纤维膜具有优异的性能,如超疏水性(接触角>150°),高孔隙率(85%)和出色的力学性能(杨氏模量为39MPa,断裂应变为245%)。在脱氨试验中,当pH为11时,PTFE中空纤维膜的实验传质系数达到2.4×10-5 m/s,是市售膜的1.6-2.4倍。该自制PTFE中空纤维膜在膜脱氨应用中显示出巨大的潜力。
图1.新型PTFE中空纤维膜的制备过程示意图。
图2.膜吸附脱氨的流程图和设置照片。
图3.不同普鲁兰多糖/PTFE质量比(1:13(a1,b1),1:9(a2,b2),1:7(a3,b3),1:5(a4-b4))下前体膜和相应烧结膜的形态。在380℃下烧结的中空纤维膜的横截面(c1-c4)。
图4.在不同普鲁兰多糖/PTFE比(1:13(a),1:9(b),1:7(c),1:5(d))下,烧结膜的水接触角。
图5.普鲁兰多糖粉末(a)和PTFE颗粒(b)的DTA和TGA曲线。
图6.在不同温度下烧结的膜的应力-应变曲线。
图7.初纺PTFE-普鲁兰多糖膜和在380℃下烧结的PTFE膜的FT-IR光谱。
图8.自制膜组件(a)和商用膜组件(b)中氨氮浓度随时间变化的曲线,KOE与初始pH(c)的关系,24h MA试验(d)。