Навигация по миру мембранных фильтров: Типы, применение и преимущества (Ⅱ)

Предисловие: В предыдущей части этой статьи, Navigating the World of Membrane Filters: Типы, использование и преимущества (1) мы рассмотрели обзор фильтрационных мембран и представили два наиболее распространенных типа фильтрационных мембран - полимерные, включая полиэфирсульфон (PES) и поливинилиденфторид (PVDF), и керамические, а также описали их подготовку и применение. Мы также рассказали о способах их получения и применения. Stanford Advanced Materials (SAM) продолжит знакомить вас с другими типами мембран.

5 Наноструктурированные мембраны

5.1 Мембраны из нанотрубок диоксида титана (TiO2)

5.1.1 Что такое мембраны из нанотрубок диоксида титана (TiO2)

С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 году наноматериалы с трубчатой структурой привлекают большое внимание благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам и перспективным применениям в микроэлектронике, прикладном катализе, фотоэлектрическом преобразовании и т.д. TiO2, обладающий такими преимуществами, как хорошее поглощение ультрафиолета, высокая диэлектрическая проницаемость и стабильные химические свойства, широко используется в области фотокатализа, покрытий для солнечных батарей, антикоррозионной обработки, очистки воздуха и сточных вод и других областях. Диаметр нанотрубок диоксида титана обычно составляет от нескольких до десятков нанометров, а длина может варьироваться от нескольких сотен нанометров до нескольких микрометров. Такой наноразмер позволяет нанотрубкам диоксида титана иметь высокую удельную поверхность, высокую емкость аккумулятора и особые фотоэлектрические свойства, что делает мембраны из нанотрубок диоксида титана широко применимыми в фотокатализе, создании фотоэлектрических устройств, датчиков и связанных с ними областях, таких как очистка и обработка воды и воздуха.

Рис. 6 Микроструктура нанотрубок диоксида титана

5.1.2 Методы синтеза мембран из нанотрубок диоксида титана (TiO2)

К распространенным методам получения тонких пленок из нанотрубок TiO2 относятся метод раствора, метод парофазного осаждения и электрохимический метод, среди которых метод раствора является наиболее распространенным благодаря преимуществам простого и недорогого процесса, а также возможности лучше контролировать морфологию размеров.

Метод раствора основан на использовании прекурсоров TiO2 в растворе, и при определенных условиях (например, температура, pH, растворитель и т.д.) формируются пленки нанотрубок TiO2 путем управления процессами осаждения, растворения и роста кристаллов. К преимуществам растворного метода получения пленок нанотрубок TiO2 относятся простота получения, низкая стоимость и возможность получения больших площадей.

Парофазное осаждение - это метод, в котором прекурсоры TiO2 используются в газовой фазе для формирования тонких пленок путем их осаждения на поверхность подложки в высокотемпературной среде. Этот метод включает в себя как химическое осаждение из паровой фазы (CVD), так и физическое осаждение из паровой фазы (PVD). В методе CVD пленка TiO2 формируется путем подачи газообразного соединения-предшественника в реакционную камеру, его разложения и осаждения на поверхность подложки при высоких температурах. В методе PVD физический процесс (например, напыление, испарение) используется для перевода твердого исходного материала TiO2 в газообразное состояние, которое затем осаждается на поверхность подложки. Преимущества метода осаждения из паровой фазы для получения пленок нанотрубок TiO2 заключаются в меньшем количестве примесей, образующихся в процессе подготовки, и более высоком качестве пленки.

Электрохимические методы используют электрохимические реакции для осаждения нанотрубок TiO2 на поверхность электрода. Распространенным электрохимическим методом является анодирование, при котором на поверхности подложки формируется оксидный слой путем подачи напряжения в определенном электролите, и этот оксидный слой затем используется в качестве шаблона для выращивания нанотрубок TiO2 в определенных условиях. К преимуществам электрохимического получения пленок нанотрубок TiO2 относятся простота процесса, легкость в обращении, а также то, что его можно проводить при комнатной температуре.

5.1.3 Как используются мембраны из нанотрубок диоксида титана (TiO2)

1. Очистка воды: Мембраны из нанотрубок диоксида титана могут использоваться в водоподготовке для удаления микрозагрязнений и улучшения качества воды. Высокая удельная поверхность и фотокаталитические свойства позволяют ему эффективно адсорбировать и разрушать загрязняющие вещества, такие как органические вещества, ионы тяжелых металлов и микроорганизмы в воде, а также осуществлять очистку и дезинфекцию воды. Например, сочетание мембраны из нанотрубок диоксида титана с фотокаталитической технологией позволяет стимулировать выработку активных форм кислорода при облучении ультрафиолетовым светом для удаления органических загрязнителей и бактерий в воде.

2. Очистка воздуха: Мембраны из нанотрубок диоксида титана также могут использоваться для очистки воздуха, удаляя содержащуюся в воздухе органику, ЛОС (летучие органические соединения), формальдегид и другие вредные газы. Как и в случае с очисткой воды, фотокаталитические свойства мембран из нанотрубок диоксида титана могут быть использованы для облучения мембраны ультрафиолетовым светом, что способствует разложению и удалению вредных газов.

3. Фильтрация твердых частиц: Хотя мембраны из нанотрубок диоксида титана являются в первую очередь фотокаталитическими, их наноразмерная трубчатая структура также позволяет им в определенной степени фильтровать твердые частицы. Хотя эта фильтрация может быть не столь эффективной, как у других фильтрующих материалов, она все же дает определенный эффект фильтрации в конкретных сценариях применения и может использоваться в качестве дополнительного фильтрующего слоя.

5.2 Мембраны на основе оксида графена (GO)

5.2.1 Введение мембран из оксида графена (GO)

Оксид графена (GO) - это оксид графена, который более активен, чем графен, за счет увеличения кислородсодержащих функциональных групп на графене после окисления и может улучшать свои свойства за счет различных реакций с кислородсодержащими функциональными группами. Хлопья оксида графена являются продуктом химического окисления и отшелушивания графитового порошка. Оксид графена представляет собой одноатомный слой, который может быть легко расширен до десятков микрометров в поперечном размере. Таким образом, его структура охватывает масштабы, характерные для общей химии и материаловедения. Оксид графена можно рассматривать как нетрадиционный тип мягкого материала со свойствами полимеров, коллоидов, тонких пленок и амфифильных молекул.

Оксид графена имеет большое количество кислорода (например, гидроксильные группы, карбоксильные группы и т.д.), который образует дефекты и функциональные группы между графеновыми слоями, что приводит к образованию микропористых структур в межслоевых зазорах. Эти микропористые структуры придают фильтрующим мембранам из оксида графена высокую степень площади поверхности и проницаемости. Эти микропористые структуры могут быть использованы как для физической фильтрации, т.е. избирательного блокирования или пропускания молекул жидкостей или газов в зависимости от размера микропор, так и для удаления взвешенных твердых частиц, растворителей, микроорганизмов и т.д. Функциональные группы на поверхности фильтрационной мембраны из оксида графена также могут вступать в химическую связь с молекулами растворителя, так что молекулы растворителя адсорбируются или прикрепляются на поверхности фильтрационной мембраны, удаляя органические вещества, ионы тяжелых металлов и другие загрязнители в жидкости или газе. В то же время функциональные группы на поверхности фильтрационной мембраны из оксида графена могут быть положительно или отрицательно заряжены, и эти эффекты заряда могут влиять на адсорбцию и распределение молекул растворителя на поверхности фильтрационной мембраны, тем самым осуществляя селективную фильтрацию конкретных растворителей.

Кроме того, некоторые фильтрующие мембраны из оксида графена обладают фотокаталитической активностью, т.е. при воздействии света оксид графена на поверхности может генерировать реактивные формы кислорода, такие как гидроксильные радикалы, супероксидные ионы и т.д., которые могут окислять и разрушать органические вещества, тем самым осуществляя деградацию и удаление органических загрязнителей в воде.

Рис. 7 Структура оксида графена (GO)

5.2.2 Различные методы получения мембран на основе оксида графена (GO)

Оксид графена получают в результате реакции окисления графена, как правило, двумя методами: методом Хаммерса и методом Броуди.

1. Метод Хаммерса: Графен смешивается с концентрированной серной кислотой и перемешивается для полного контакта, затем добавляется азотная кислота и реакция перемешивается при температуре ниже 5℃, после чего охлажденная перекись водорода добавляется в реакцию, и большое количество воды добавляется для разбавления реакционного раствора в конце реакции, и оксид графена получается путем фильтрации, промывки, сушки и других шагов.

Рис. 8 Получение оксида графена по методу Хаммерса

2. Метод Броуди: графитовый порошок и концентрированную азотную кислоту смешивают, при перемешивании добавляют холодную серную кислоту, азотная кислота при окислении графита образует NO2, после окончания реакции добавляют большое количество воды для разбавления реакционного раствора, после фильтрации, промывки, сушки и других этапов получают оксид графена.

Оксид графена часто превращают в тонкие пленки методом нанесения покрытий, методом химического осаждения из паровой фазы и гидротермальным методом.

1. Метод покрытия: шаги относительно просты, порошок оксида графена добавляют в соответствующее количество растворителя и равномерно перемешивают, чтобы он стал дисперсным, раствор равномерно наносят на подложку, чтобы он высох, а затем повторяют вышеуказанные шаги, пока толщина не станет подходящей.

2. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD): Порошок оксида графена помещают в высокотемпературную печь и нагревают до температуры более 700°C. Один или несколько газов, содержащих источники углерода (такие как метан, этилен и т. д.), поступают в реакционную камеру, и газы источников углерода разлагаются при высоких температурах, образуя графен, который вступает в реакцию с оксидами на поверхности оксида графена, образуя пленки оксида графена.

3. Гидротермальный метод: по сравнению с методом химического осаждения из паровой фазы, температура реакции ниже, порошок оксида графена добавляется в соответствующее количество растворителя, нагревается до соответствующей температуры, затем в реакционную систему добавляется восстановитель (например, водород, аммиак и т.д.), и восстановитель в гидротермальных условиях восстанавливает оксид графена и получается пленка.

5.2.3 Различные сценарии применения мембран на основе оксида графена (GO)

1. Очистка воды и воздуха: мембрана из оксида графена может не только осуществлять обычную фильтрацию, но ее молекулярная селективность позволяет реализовать опреснение, разделение нефти и воды и т.д. Между тем, его микропористая структура и окисленные компоненты могут также удалять органические вещества, а также ионы тяжелых металлов и т.д., эффективно удаляя частицы, растворители и загрязняющие вещества.

2. Молекулярное разделение: микропористая структура фильтрационной мембраны из оксида графена может регулировать проницаемость и селективное разделение молекул, поэтому она имеет потенциальное значение для разделения газов, разделения растворителей, молекулярного скрининга и так далее. Например, фильтрационная мембрана из оксида графена может быть использована для улавливания CO2, разделения газов и очистки органических веществ.

3. Биомедицина: Фильтрационная мембрана из оксида графена обладает хорошей биосовместимостью и биосорбцией, поэтому она используется в области биосенсинга, биосепарации и биоанализа. Например, фильтрационные мембраны из оксида графена могут использоваться для культивирования клеток, разделения белков и захвата ДНК.

4. Энергетика: Фильтрационные мембраны из оксида графена используются в таких устройствах, как батареи, суперконденсаторы и топливные элементы в энергетическом секторе в качестве мембран для переноса ионов и мембран электролита для улучшения производительности и стабильности устройств.

5.3 Мембрана из углеродных нанотрубок (УНТ)

5.3.1 Свойства мембраны из углеродных нанотрубок (УНТ)

Углеродная нанотрубка (УНТ) - это бесшовная полая трубка, образованная скручиванием графитовых чешуек. Атомы углерода в углеродных нанотрубках гибридизированы и связаны по принципу sp2, а основной структурной единицей является шестичленное кольцо, что придает углеродным нанотрубкам высокий модуль Юнга и делает их материалом с высокой прочностью на излом, который нелегко повредить при изгибе. Пленки из углеродных нанотрубок представляют собой двумерные сетевые структуры из отдельных углеродных нанотрубок, физически или химически заполненных массивами свободно расположенных углеродных нанотрубок, свойства которых зависят от конформации, ориентации, степени дефектности и отношения длины к диаметру углеродных нанотрубок. Мембраны из углеродных нанотрубок имеют высоконаноразмерную структуру пор и большую удельную поверхность, благодаря чему фильтрующая мембрана обладает большой площадью поверхности, что способствует адсорбции и разделению растворителей. Ее поровая структура имеет наноразмерные размеры, что делает ее эффективной в блокировании растворителей, таких как частицы, органические молекулы и т. д. Несмотря на наноразмерную структуру пор, фильтрующие мембраны из углеродных нанотрубок обладают высокой проницаемостью, что способствует быстрому прохождению растворителей и снижает сопротивление фильтрации. Углеродные нанотрубки обладают хорошей химической стабильностью, высокой механической прочностью и гибкостью и могут адаптироваться к большинству условий окружающей среды, сохраняя стабильность своих структурных свойств. Существуют различные способы приготовления фильтрационных мембран из углеродных нанотрубок, которые могут быть реализованы путем изменения структуры, плотности, количества слоев и других параметров углеродных нанотрубок для регулирования характеристик фильтрационных мембран в соответствии с потребностями различных сценариев применения.

Рис. 9 Схематическое строение различных форм углеродных мономеров

5.3.2 Подходы к синтезу фильтрационных мембран из углеродных нанотрубок

1. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD): В качестве исходных газов для получения углерода обычно используются углеводороды, такие как этилен и метан, а в качестве катализатора обычно выбираются металлические катализаторы, такие как железо, никель, кобальт и т. д. Осаждаемая подложка (например, кремниевая пластина, стеклянная пластина и т.д.) помещается в реакционную камеру, чтобы поверхность подложки была чистой и ровной. Реакционная камера нагревается до соответствующей температуры, а затем вытягивается до определенного уровня вакуума, чтобы обеспечить чистоту и стабильность газов в процессе реакции. Газ-источник углерода и газ-катализатор вводятся в реакционную камеру через систему подачи газа, контролирующую скорость и объем потока газа. Исходный углеродный газ диссоциирует на поверхности катализатора с образованием атомов углерода, которые впоследствии осаждаются на поверхности подложки, образуя углеродные нанотрубки. Время роста углеродных нанотрубок контролируется, обычно в диапазоне от нескольких минут до нескольких часов, чтобы контролировать длину и плотность нанотрубок. Длительный рост приводит к образованию более длинных и плотных углеродных нанотрубок. По окончании роста подача источника углерода и газа-катализатора прекращается, и реакционная камера охлаждается до комнатной температуры. По окончании реакции остаточный газ в реакционной камере удаляется путем подачи инертного газа, такого как азот или аргон.

2. Метод нанесения покрытия: Суспензия углеродных нанотрубок наносится на поверхность подложки методом спин-коатинга, распыления, кисти или прокатки. В процессе нанесения покрытия можно регулировать такие параметры, как скорость нанесения покрытия и скорость вращения головки для нанесения покрытия, чтобы контролировать толщину и однородность пленки. После нанесения покрытия его помещают в вентилируемую зону или на подогреваемый стенд, чтобы вызвать испарение растворителя. После полного испарения растворителя проводится сушка для получения однородной пленки из углеродных нанотрубок. По желанию пленку из углеродных нанотрубок подвергают термообработке для улучшения кристалличности и механических свойств пленки. Условия термообработки могут быть изменены по мере необходимости и обычно проводятся в атмосфере инертного газа.

3. Фильтрация: Обычно используемые материалы для фильтрующих мембран включают поликарбонат (PC), полиэстер (PET) и полиамид (Nylon), а размер пор обычно выбирается в зависимости от желаемой толщины пленки и проницаемости. Суспензия углеродных нанотрубок фильтруется на фильтрующую мембрану под действием вакуума или давления. Операции фильтрации можно проводить с помощью такого оборудования, как воронки для вакуумной фильтрации или мембранные фильтры.

4. Метод зачистки: распространенные методы зачистки включают механическую зачистку, при которой пленка углеродных нанотрубок непосредственно снимается с подложки с помощью инструментов для зачистки (например, ленты, скребки и т.д.); химическое снятие, при котором выращенную пленку углеродных нанотрубок помещают в соответствующий растворитель или раствор, чтобы разрушить связь между пленкой и подложкой для осуществления снятия; и термическое снятие, при котором подложку или пленку нагревают, чтобы она термически расширялась или сжималась для разрушения связи между подложкой и пленкой для осуществления снятия; и термическое снятие, при котором подложку или пленку нагревают, чтобы она термически расширялась или сжималась для разрушения связи между подложкой и пленкой для осуществления снятия. и пленки путем нагрева подложки или пленки, что приводит к их термическому расширению и сжатию, тем самым разрушая связь между подложкой и пленкой.

5.3.3 Использование мембран из углеродных нанотрубок (УНТ)

Уникальным применением углеродных нанотрубок, помимо функционального применения, аналогичного другим типам фильтрационных мембран, является их использование в качестве мембран обратного осмоса. Мембрана обратного осмоса - это технология мембранного разделения, способная отделять от воды примеси, ионы, микроорганизмы и т.д., которая широко используется в области питьевой воды, очистки промышленных сточных вод и опреснения морской воды. Однако мембрана обратного осмоса имеет проблему низкого потока и низкой эффективности обработки. Чтобы решить эту проблему, ученые внедрили углеродные нанотрубки в мембраны обратного осмоса. Углеродные нанотрубки обладают отличными свойствами, такими как высокая удельная поверхность, высокая прочность, высокая проводимость и т.д., которые могут образовывать своего рода протонные каналы в мембране обратного осмоса и увеличивать поток. В то же время углеродные нанотрубки могут адсорбировать ионы микроорганизмов и другие примеси в воде, что может эффективно повысить эффективность очистки воды и срок службы мембраны обратного осмоса. В настоящее время мембрана обратного осмоса на основе углеродных нанотрубок была введена в коммерческое использование, в области питьевой воды, опреснения морской воды и других областях, чтобы получить значительные результаты. В будущем технологии исследования и подготовки материалов из углеродных нанотрубок будут развиваться, а поток и эффективность обработки мембран обратного осмоса будут постоянно улучшаться.

Таблица 2 Сравнение свойств нанотрубок TiO2, GO и CNT

6 Мембраны на основе металлоорганических каркасов (MOF)

6.1 Что такое MOF-мембраны

Металлоорганические каркасы (МОФ) - это класс кристаллических пористых материалов с периодической сетевой структурой, образованной соединением неорганических металлических центров и мостиковых органических лигандов путем самосборки. MOF - это органический-неорганический гибридный материал, также известный как координационный полимер, который обладает как жесткостью неорганических материалов, так и гибкостью органических. Он обладает как жесткостью неорганических материалов, так и гибкостью органических. Металлоорганический каркас представляет собой координационный полимер, образованный путем самосборки полидентатных органических лигандов, содержащих кислород, азот и т.д., и ионов переходных металлов, чем отличается как от неорганических пористых материалов, так и от общих органических комплексов. Структуры типа backbone в различных измерениях в основном определяются координационными взаимодействиями между органическими лигандами и ионами металлов, а также водородными связями. Остаточные реактивы и малые молекулы растворителя в процессе синтеза будут занимать поры скелетной структуры, а удаление малых молекул путем активационной обработки может привести к образованию устойчивой поровой структуры. Кроме того, размер и структура пор могут быть изменены структурой органических лигандов и типом ионов металлов в синтезированном сырье для контроля удельной площади поверхности и пористости в соответствии с различными приложениями. В настоящее время материалы с металлоорганическим скелетом, используемые вместе с азотсодержащими гетероциклическими органическими нейтральными лигандами или в основном с карбоксилсодержащими органическими анионными лигандами, могут быть синтезированы в больших количествах, что показывает большой потенциал для развития и применения в современных исследованиях материалов.

6.2 Как получить MOF-мембраны

1. Метод синтеза in-situ: в соответствии с особыми свойствами поверхности самого носителя, носитель непосредственно помещается в систему синтеза, и при определенных условиях поверхность носителя и пленкообразующая ночь непосредственно контактируют и таким образом реагируют, чтобы подготовить непрерывную мембрану. Метод синтеза in-situ прост и удобен в эксплуатации, легко реализуется в крупномасштабном производстве, но трудно подготовить непрерывную MOF мембрану, потому что химические свойства между MOF материалами и носителями более различны, скорость зарождения кристаллов снижается, что приводит к низкой плотности гетерогенного зарождения MOF кристаллов на поверхности носителя, и плохому сцеплению между мембраной и носителем.

2. Метод вторичного роста семян кристаллов: сначала используют гидротермальный метод, чтобы семена кристаллов росли на подложке, а затем после процесса зарождения кристаллов, роста слоя мембраны, вторичного роста материала для плотной мембраны. Наконец, на поверхности пористой подложки образуются кристаллы после высокой температуры, реакции конденсации между группами, и зерна цеолита объединяются, образуя ковалентные связи. Однако этот метод несколько ограничен, поскольку фильтрующая мембрана не выдерживает высоких температур.

Рис. 10 Схема синтеза MOF-пленки: Пленка PSS@ZIF-8

6.3 Как используются MOF-мембраны

Помимо функциональных применений, аналогичных другим типам фильтрационных мембран, MOF-мембраны могут применяться для очистки от ионов тяжелых металлов. MOF-мембраны имеют высокоупорядоченную пористую структуру, образованную ионами металлов и органическими лигандами посредством лигандной химической связи. Эта пористая структура имеет настраиваемый диаметр и размер пор, обеспечивая множество адсорбционных сайтов и каналов, которые благоприятны для адсорбции и встраивания ионов тяжелых металлов. Это позволяет использовать MOF-пленки в области водоподготовки, например, для удаления загрязняющих ионов тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий и ртуть, из грунтовых, промышленных и городских сточных вод. Высококонтролируемые размеры пор и функционализация поверхности MOF-пленок позволяют эффективно адсорбировать и селективно разделять конкретные ионы тяжелых металлов. Они также играют роль в адсорбционной обработке и регенерации для восстановления окружающей среды и процессов очистки сточных вод. MOF-пленки могут обеспечить эффективный захват и извлечение целевых металлов при адсорбции ионов тяжелых металлов. С помощью соответствующих методов последующей обработки адсорбированные ионы тяжелых металлов могут быть десорбированы из MOF-пленки, что обеспечивает эффективное восстановление и повторное использование металлических ресурсов.

7 Композитная фильтрующая мембрана

Композитные фильтрующие мембраны отличаются от традиционных фильтрующих мембран из одного материала тем, что они сочетают в себе два или более материалов, чтобы в полной мере использовать их сильные стороны и компенсировать недостатки друг друга, тем самым достигая более эффективной и надежной фильтрации. Эти материалы могут включать полимеры, керамику, металлы, наноматериалы и т. д. Каждый материал обладает уникальными физическими, химическими и механическими свойствами и может гибко комбинироваться в соответствии с различными требованиями к фильтрации.

В литий-ионных батареях композитная мембрана PVDF-MOF с непрерывным слоем MOF служит высокоэффективной мембраной. Однородная структура пор и субнаноканалы с соединенными открытыми металлическими участками в непрерывном MOF-слое могут генерировать равномерно распределенный поток Li+, препятствовать образованию дендритных выступов и улучшать электрохимические характеристики.

Рис. 11 Композитный сепаратор PVDF-MOF с непрерывным MOF-слоем [5].

В области опреснения морской воды мембранная дистилляция (МД) стала альтернативной стратегией опреснения морской воды, которая позволяет значительно снизить капитальные затраты и энергопотребление. В процессе МД удаляется почти 100% нелетучих веществ и нет ограничений на концентрацию исходной воды, в то время как процесс обратного осмоса (RO), работающий под давлением, имеет меньший потенциал для обработки растворов с высокой соленостью и низкой регенерацией воды. Летучие компоненты отделяются от исходной смеси с помощью микропористой гидрофобной мембраны, и система работает при температуре ниже точки кипения исходной жидкости. Для применения в MD часто предпочитают полимерные материалы с низкой поверхностной энергией, высокой термической стабильностью, химической стабильностью и инертностью. Политетрафторэтилен (PTFE) и поливинилиденфторид (PVDF) считаются основными коммерчески доступными мембранными материалами для вакуумной мембранной дистилляции (ВМД) благодаря их высокой термической стабильности и гидрофобности. ПВДФ и ПТФЭ являются оптимальными полимерами для применения в ВМД благодаря их превосходной химической стойкости и долговечности. Эти свойства позволяют ПВДФ выдерживать агрессивные химические среды, часто встречающиеся в системах ВМД, обеспечивая долгосрочную эксплуатационную надежность. ПТФЭ, с другой стороны, играет ключевую роль благодаря своим антипригарным свойствам и отличной устойчивости к высоким температурам. В системах VMD ПТФЭ помогает улучшить характеристики мембраны и эффективно предотвращает образование налета, обеспечивая беспрепятственный и эффективный перенос паров через мембрану во время дистилляции. Синергетическое использование ПВДФ и ПТФЭ в ВМД повышает долговечность, химическую стойкость и эксплуатационную эффективность всей мембранной системы.

Рис. 12 Блок-схема приготовления микропористой композитной мембраны ПВДФ-ПТФЭ [6].

8 Заключение

Фильтрующие мембраны из различных материалов используются в разных областях благодаря их различным характеристикам и могут быть выбраны в соответствии с различными потребностями в дополнение к основному процессу фильтрации. Stanford Advanced Materials (SAM) может не только предоставить широкий ассортимент фильтрующих мембран, но и дать профессиональную консультацию по выбору, к которой вы можете обратиться незамедлительно.

Связанное чтение:

Тематическое исследование: Мембранные фильтры

Ссылки:

[1] Khayet M, Feng C, Khulbe K, et al. Подготовка и характеристика поливинилиденфторидных мембран из полых волокон для ультрафильтрации[J]. Полимер, 2002, 43(14).

[2] Li M, Cheng S, Zhang J, et al. Композитные мембраны на основе поли(винилиденфторида) с непрерывным слоем металлоорганического каркаса для высокопроизводительных сепараторов литий-ионных батарей[J]. Chemical Engineering Journal, 2024, 487.

[3] Hu W, Zhang F, Tan X, et al. Изготовление антибактериальной композитной пленки PVDF с кораллоподобной иерархической структурой для самоочищения и эффекта радиационного охлаждения[J]. ACS applied materials & interfaces, 2024.

[4] Wei Y, Li K, Li P, et al. Усиленная фильтрация керамических мембран путем предварительного окисления PS с помощью катализатора CuO и FeSO4 для удаления NOM в питьевой воде[J]. Separation and Purification Technology, 2024, 345.

[5] Керамические мембраны и их применение в производстве продуктов питания и напитков[J]. Filtration and Separation, 2000, 37(3).

[6] Mala M M ,S. S , S. F , et al. Опреснение морской и солоноватой воды с помощью новой композитной гидрофобной мембраны PVDF-PTFE методом вакуумной мембранной дистилляции[J]. Discover Chemical Engineering, 2024, 4(1).