DOI:10.1016/j.desal.2022.115950

本研究通过混合静电纺丝和电喷雾技术，在超亲水聚丙烯腈（PAN）电纺纳米纤维（ENs）基底表面上构建了一层具有珠串结构的疏水薄层，从而制备了一种新型Janus膜。电喷雾聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷（PS/PDMS）珠子通过纳米纤维互连，并由静电纺丝聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PH）形成的3-D网络进一步锚定。PS与PDMS的重量比和浓度会严重影响形成珠子和相关疏水层的表面粗糙度和形态。通过电喷雾PS/PDMS（7wt%/7wt%）混合溶液制备的疏水层（PH-7PS/7PDMS）的水接触角（WCA）最高值为148.5°，最大表面粗糙度为812nm。当以3.5wt%氯化钠（NaCl）为原料时，优化的Janus膜在40℃温差下的水通量为27.7L/m2·h，脱盐效率接近100%。由于表面疏水性增强以及疏水层上形成独特的多级粗糙度，添加PDMS可以赋予Janus膜更好的性能稳定性和抗污染能力。总体而言，本研究制备的Janus膜是直接接触膜蒸馏（DCMD）工艺的理想选择。

图1.Janus膜的制备路线示意图（a）和实验室规模的DCMD装置（b）。

图2.静电纺丝PH和电喷雾不同PS/PDMS重量比的混合溶液制备的疏水层表面形貌：PH-3PS（a1-a3），PH-3PS/1.5PDMS（b1-b3），PH-3PS/3PDMS（c1-c3）和PH-3PS/6PDMS（d1-d3）。

图3.电喷雾不同PS/PDMS重量比的溶液制备的Janus膜的疏水层WCA值（a）和DCMD性能（b）。

图4.PH、PH-3PS和PH-3PS/3PDMS疏水层的XPS（a）和FTIR（b）光谱。

图5.电喷雾不同PS/PDMS浓度（1:1，wt/wt）的溶液制备的疏水层表面形貌：PH-3PS/3PDMS（a1-a3），PH-5PS/5PDMS（b1-b3），PH-7PS/7PDMS（c1-c3）和PH-9PS/9PDMS（d1-d3）。

图6.通过电喷雾不同PS/PDMS浓度的溶液制备的含疏水层的Janus膜的DCMD性能。

图7.温差（a）和进料浓度（b）对含PH-7PS/7PDMS疏水层的Janus膜的水通量和脱盐效率的影响。

图8.具有PH-7PS和PH-7PS/7PDMS疏水层的Janus膜在36小时运行时间内的归一化通量（a）和脱盐效率（b）。去离子水和3.5wt%NaCl溶液分别用作冷却剂和进料溶液，温差为40℃。

图9.使用含有100mg/L HA的3.5wt%NaCl溶液作为进料溶液，具有PH-7PS和PH-7PS/7PDMS疏水层的Janus膜的归一化通量（a）和馏出物电导率（b）。

图10.PH-7PS（a1-a3）和PH-7PS/7PDMS（b1-b3）疏水层在长期DCMD操作和去离子水冲洗后的表面形貌和WCA值。