近期，北京化工大学曹兵教授&张睿等人提出采用喷涂和UV光交联技术以大规模制备用于渗透蒸发（PV）海水淡化的高性能复合膜。首先，使用光交联将PVA的交联时间缩短到60秒以内。其次，使用PTFE微滤膜作为基底，减轻了支撑层的传输阻力。第三，搭建了大型喷涂装置，完成了复合PV膜的放大制备。最后，在PVA层中引入ZIF-8纳米粒子，增加了PVA的自由体积和非晶区，提高了膜的水通量。当在80℃下对3.5wt%NaCl溶液进行脱盐时，PVA/ZIF-8/PTFE复合膜的水通量达到307.58±15.09kg/m²·h。为了更好地反映膜的性能，还计算了PVA/ZIF-8/PTFE膜的渗透率，对应值达到674.37kg/m²·h·bar，比PVA/PAN纳米纤维膜的最高性能（569.55kg/m²·h·bar）高出18.4% 。此外，该复合膜在处理含有机污染物的高浓度盐水溶液时表现出稳定的水通量和脱盐性能。当在80℃下对含1wt%HA的10wt%NaCl溶液进行脱盐时，PVA/ZIF-8/PTFE膜在180分钟内产生的水的电导率低至15.78μs/cm，水通量高达129.95kg/m²·h。

图1.PVA交联过程示意图

图2.PVA在不同交联时间下的FTIR光谱

图3.水通量和渗透水的电导率：（a）直接接触模式下的PTFE、PVA/PTFE膜，条件：75.0±1.1℃，10wt%NaCl进料；（b）真空模式下的PTFE、PVA/PTFE膜，条件：80℃，10wt%NaCl进料

图4.PTFE（a）和PVA/PTFE（b）在80℃、10wt%NaCl下测试后的SEM表面

图5.（a）PTFE（VMD，DCMD式）和PVA/PTFE（VPV，DCPV式）在70℃、3.5wt%NaCl进料下运行的水通量和NaCl截留率；（b）PTFE和PVA/PTFE的水通量随3.5wt%NaCl进料温度的变化

图6.（a）PTFE、PVA/PTFE和PVA/ZIF-8/PTFE在真空模式下处理3.5wt%NaCl进料（70℃）时的水通量和NaCl截留率；（b）以70℃ DI水为进料，PTFE、PVA/PTFE和PVA/ZIF-8/PTFE的纯水通量随膜背面压力的变化

图7.PVA基膜的半径自由体积（a）和XRD（b）

图8.（a）在真空模式下，PTFE、PVA/PTFE和PVA/ZIF-8/PTFE的水通量随3.5wt%NaCl进料温度（从40℃、50℃、60℃、70℃到80℃）的变化；（b）本研究制备的膜与其他已报道的膜的水通量比较

图9.（a）在真空模式下，使用10wt%NaCl+1wt%HA（80℃）进行长期运行测量后PTFE和ZIF-8/PVA/PTFE的水通量和渗透水电导率，以及（b）经200ppm NaClO溶液清洁0.5小时后PTFE和PVA/ZIF-8/PTFE的通量恢复率（FRR）

图10.在真空模式下，使用10wt%NaCl（80℃）进行长期测试后（a）PTFE和（b）PVA/ZIF-8/PTFE的表面SEM；以及经200ppm NaClO溶液清洁0.5小时后（c）PTFE和（d）PVA/ZIF-8/PTFE的表面SEM

该工作以“Large-scale preparation of UV photo-crosslinked composite membrane with high pervaporation desalination properties and excellent fouling resistance”为题发表在《Journal of Membrane Science》（DOI:10.1016/j.memsci.2023.122175）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.122175