DOI: 10.1016/j.desal.2021.115185

电纺纤维蒸馏膜（EFDM）由于其较高水通量下的传质阻力小，从而在膜蒸馏处理高盐度废水方面引起了人们的极大关注。然而，使用EFDM对高盐度废水进行脱盐的一个重大挑战是由结垢引起的孔隙润湿。在此，研究者通过简单且可扩展的静电纺丝技术结合浸涂方法设计了一种硬孔超疏水纤维膜，在直接接触膜蒸馏的长期运行中，该膜显示出约28.5 L/m2·h（ΔT=40℃）的高水通量和意想不到的耐用性（>312h）。值得注意的是，作者还系统研究了表面润湿性和孔隙结构对EFDM耐久性的影响。实验和模拟表明，EFDM中硬孔的形成对高盐度废水脱盐时膜的耐久性有着重要的影响，这是因为避免了EFDM表面供水湍流对孔隙变形的影响。同时，超疏水表面还有助于减少晶体与盐的接触面积，进一步提高膜的耐久性。该理论模拟为设计具有优异MD稳定性的新型结构纤维膜提供了新的见解。

图1.（a）MD过程的工作机制。（b）MD过程中相转换膜的图示。（c）MD过程中静电纺丝膜的图示。（d）硬孔超疏水电纺纤维具有优异的水通量和耐用性的假设说明。

图2.超疏水PVDF FM的合成过程示意图，插图分别显示了（a）PVDF FM、（b）PVDF@PDMS FM和（c）PVDF@PDMS/SNP FM的形态结构。

图3.（a）PVDF FM、PVDF@PDMS和PVDF@PDMS/SNP FM的ATR-FTIR光谱，（b）N2吸附-解吸等温线，（c）孔径分布和（d）拉伸应力-应变曲线。

图4.（a）不同浓度PDMS改性PVDF@PDMS FM的WCA。（b）含不同浓度SiO2 NPs的改性PVDF@PDMS/SNP FM的WCA。（c）空气中水排斥力的动态测量照片。（d）PVDF基FM上的WCA随时间推移的变化，插图显示水滴蒸发的照片。（e）相关膜上不同液滴的照片。（f）空气中六种不同水质在PVDF基FM表面上的接触角。

图5.PVDF@PDMS/SNP NFM与相关膜的耐湿性和耐久性比较，进水为3.5wt% NaCl溶液。（a）水通量和（b）渗透电导率。

图6.膜蒸馏过程中相关膜的抗污性能，进水为含有不同有机污染物的3.5wt% NaCl溶液。（a）水通量和（b）渗透电导率。

图7.PVDF@PDMS/SNP FM、F/Si-PANi@PVDF膜和F/SiO2-PDA/PEI@PI膜的耐久性试验比较，进水为3.5wt% NaCl溶液。

图8.通过ABAQUS软件模拟不同纳米纤维网络的膜孔抗变形能力：（a）原始PVDF FM和（b）PVDF@PDMS FM。