DOI: 10.1016/j.desal.2022.116323

膜润湿和结垢是膜蒸馏（MD）的两个主要挑战，尤其是当进料含低表面张力的组分时。本文开发了一系列具有不同润湿性的膜，为处理这些废水的膜选择提供合理的指导。通过静电纺丝和改性，制备了具有不同润湿性的膜，以及由相同亲水表面但不同基质（疏水性、超疏水性和超疏液性）组成的Janus膜。研究发现，当进料含有阴离子和阳离子表面活性剂时，超疏水和超疏液改性改善了它们的防污/润湿性能。然而，当进料中含有非离子表面活性剂Tween-20时，两种膜会迅速润湿。当用游离表面活性剂处理进料时，Janus膜不能延迟膜污染/润湿。由于亲水层吸收了表面活性剂，加速了膜污染/润湿，这甚至会使膜性能恶化。对于乳化含油废水，含亲水层的Janus膜确实在防污/润湿能力方面有明显的改善。水下疏水层形成了一层保护层，阻碍了油与底层基材的接触，但基材的选择仍需注意。超疏水性基质表现出最出色的稳定性，因为它可以拒绝大部分表面活性剂。

图1.膜制备的图解说明：（A）疏水性PVDF纳米纤维膜（#PVDF-P）；（B）氟化膜（#PVDF-S）；（C）SiNPs涂层氟化膜（#PVDF-O）；（D）具有疏水基质（D.#Janus-P）、超疏水基质（E.#Janus-S）和超疏液基质（F.#Janus-O）的Janus膜。

图2.（A1和A2）#PVDF-P、（B1和B2）#PVDF-S、（C1和C2）#PVDF-O、（D1和D2）#Janus-P、（E1和E2）#Janus-S和（F1和F2）#Janus-O的XPS C1s芯能级和宽扫描光谱。

图3.（A1和B1）#PVDF-P、（A2和B2）#PVDF-S、（A3和B3）#PVDF-O、（A4和B4）#Janus-P、（A5和B5）#Janus-S和（A6和B6）#Janus-O的表面和横截面形态。

图4.（A）#PVDF-P、#PVDF-S、#PVDF-O、#Janus-P、#Janus-S和#Janus-O的空气中WCAs、OCAs和水下OCAs；（B）#PVDF-P、#PVDF-S、#PVDF-O和#Janus-P的Zeta电位与pH的函数关系。

图5.在DCMD工艺中，使用含有不同浓度（A1,A2,A3）SDS、（B1,B2,B3）DTAB和（C1,C2,C3）Tween-20的3.5wt%NaCl进料溶液时，（A1,B1,C1）#PVDF-P、（A2,B2,C2）#PVDF-S和（A3,B3,C3）#PVDF-O的标准化水通量和盐截留率。

图6.使用含有不同浓度（A1,A2,A3）SDS、（B1,B2,B3）DTAB和（C1,C2,C3）Tween-20的3.5wt%NaCl进料溶液时，（A1,B1,C1）#Janus-P、（A2,B2,C2）#Janus-S和（A3,B3,C3）#Janus-O的标准化水通量和盐截留率。

图7.在DCMD工艺中，使用Tween-20稳定的水包油乳液作为进料溶液时，（A）#PVDF-P、（B）#Janus-P、（C）#PVDF-S、（D）#Janus-S、（E）#PVDF-O和（F）#Janus-O的标准化水通量和盐截留率。

图8.说明表面活性剂性质和膜类型对膜污染/润湿的影响机制：游离表面活性剂引起的膜污染和润湿；（A1）#PVDF-P、（A2）#PVDF-S、（A3）#PVDF-O、（B1）#Janus-P、（B2）#Janus-S和（B3）#Janus-O；乳化油引起的膜污染和润湿：（C1）#PVDF-P、（C2）#PVDF-S、（C3）#PVDF-O、（D1）#Janus-P、（D2）#Janus-S和（D3）#Janus-O。