脱盐技术是解决目前淡水资源短缺问题的重要途径。其中，膜蒸馏是一种出水水质高、设备构造简单的脱盐方式。但由于膜蒸馏膜的表面疏水性，在进行淡化处理时经常会发生膜污染问题，严重影响膜蒸馏的分离效率，缩短膜的使用寿命。因此，对膜蒸馏材料进行开发改进，进而有效控制膜污染程度，保证膜蒸馏的高效运行具有重要实际意义。

近日，山东大学王志宁教授团队在期刊《Desalination》上，发表了最新研究成果“High performance membrane distillation membranes with thermo-responsive self-cleaning capacities”。研究者首先制备出聚四氟乙烯（PTFE）静电纺丝基膜，接着在基膜表面进行聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）/聚苯乙烯（PS）共混纺丝，最后通过热压获得具有温度响应性能的膜蒸馏复合膜。所制备的膜材料在基础脱盐性能测试中，表现出高于商品膜62%的水通量。即使有机污染物沉积在膜表面，通过温度交替清洗，渗透通量的恢复率可接近100%，远高于商品PTFE膜。此外，在使用实际垃圾渗滤液运行90 h后，渗透通量仍保持在85%，具有良好的应用前景。

图1： PNIPAM/PS-PTFE复合膜的制造过程与形态。

PNIPAM/PS-PTFE温度响应膜出色的抗污能力源于更强的亲水性，因此在以海藻酸钠（SA）与腐殖酸（HA）为模拟污染物的污染实验中，温敏膜都表现出了更低的污染趋势。在污染发生后，分别使用高温和低温的去离子水对膜表面进行原位交替冲洗，以此激发膜表面的温敏特性。结果证实在温敏材料亲疏水性和分子构型交替变换的作用下，温敏膜对两种污染物的通量恢复率均接近100%，远高于相同测试条件下的商品膜。

图2： PNIPAM/PS-PTFE复合膜的模拟污水抗污性能。

此外，以原位冲洗时不激发温敏性能作为对照组，通过污染循环实验进一步证实了温度响应性能对污染恢复效果的贡献。结果显示，经温度交替冲洗后的膜恢复通量均高于未经交替冲洗的对照组，证实了PNIPAM的温度响应特性对污染后的水通量恢复有着积极影响且可被反复激发。

图3：PNIPAM/PS-PTFE复合膜的模拟污水污染循环性能。

此外，制备的PNIPAM/PS-PTFE复合膜在处理实际垃圾渗滤液时也表现出良好的抗污效果和优异的稳定性。在经过90小时的连续运行后，温度响应膜的水通量相比起始仅下降了14.12%，延长了膜材料的使用寿命。因此，温度响应型膜蒸馏膜在处理实际废水时也具有良好的使用效果，未来可与其他抗污改性方法相结合，具有潜在的应用前景。

图4：PNIPAM/PS-PTFE复合膜的实际垃圾渗滤液抗污性能。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916423001765