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全世界約有7.85億人缺乏清潔的飲用水。海水占地球水資源的一大部分,淡水只占2.5%左右。提供清潔飲用水的方法之一是對海水進行淡化。韓國科學(xué)家開發(fā)出一種性能穩(wěn)定的電紡納米纖維膜,能優(yōu)化從海水變成飲用水的膜蒸餾過程。
在膜蒸餾過程中膜的潤濕是最難解決的問題。如果膜出現(xiàn)了潤濕現(xiàn)象,蒸餾性能下降,就必須更換膜。因為膜的進料流會導(dǎo)致低質(zhì)量的滲透物。
韓國土木工程和建筑技術(shù)研究所(KICT)的Yunchul Woo 博士開發(fā)了一種用電紡技術(shù)制造的同軸電紡納米纖維膜。可以防止?jié)櫇駟栴},也可以提高膜蒸餾過程中的長期穩(wěn)定性。膜中的納米纖維形成三維分層結(jié)構(gòu)使膜擁有更高的表面粗糙度,從而獲得更好的疏水性。
同軸電紡技術(shù)是制造具有三維分層結(jié)構(gòu)膜的最有效的方法。Woo博士的研究團隊使用名為偏氟乙烯-共六氟丙烯(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)的聚合物作為核心,混合低濃度聚合物二氧化硅氣凝膠作為鞘,來制作同軸復(fù)合膜。因為這樣能發(fā)揮二氧化硅氣凝膠的低導(dǎo)熱特性,減少導(dǎo)熱損失,在膜蒸餾時,水蒸氣流量增加,增強了膜的疏水性。
大多數(shù)在膜蒸餾應(yīng)用中使用電紡納米纖維膜的研究,雖然表現(xiàn)出較高的水蒸氣通量性能,但操作時間不高于50小時。而Woo博士的研究小組使用制造的同軸電紡納米纖維膜應(yīng)用膜蒸餾可以達到30天。
同軸電紡納米纖維膜在30天內(nèi)完成了99.99%的鹽分排斥。根據(jù)結(jié)果,由于其低滑動角和導(dǎo)熱性能,該膜運行良好,沒有濕潤和結(jié)垢問題。
溫度極化是膜蒸餾的重要缺點之一。在膜蒸餾操作過程中,由于傳導(dǎo)性熱損失,它可以降低水蒸氣流量性能。該膜適合于長期的膜蒸餾應(yīng)用,因為它具有幾個重要的特性,如:低滑動角、低熱導(dǎo)率、避免溫度極化、減少濕潤和污垢問題,同時保持過飽和的高水蒸氣流量性能。
Woo博士的研究小組指出,在商業(yè)化的膜蒸餾過程中,擁有一個穩(wěn)定的過程比高水蒸汽通量性能更重要。同軸電紡納米纖維膜在處理海水溶液方面具有強大的潛力,并且不存在濕潤問題,能夠應(yīng)用于現(xiàn)實生產(chǎn)中。
靜電紡絲納米纖維膜在水過濾中有優(yōu)勢,它能有效地減少膜的潤濕,保證水過濾的效果,Woo博士團隊制備的同軸靜電紡絲納米纖維膜具有很好的疏水性,在海水淡化中作用顯著。制備同軸靜電紡納米纖維膜需要良好的設(shè)備,由佛山輕子公司研發(fā)的全能型靜電紡絲機E05配備了雙紡絲注射泵,可以采用不同的注射速度制備高質(zhì)量的同軸納米纖維膜。
標(biāo)題:同軸電紡納米纖維膜大幅提高海水淡化效能
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