DOI: 10.1002/adem.202001456
膜蒸馏(MD)是一种热驱动的新型分离技术,其中疏水性微孔膜可分离非挥发性化合物。该工艺具有诸多优点,是一种从工业废水中回收水的有效方法。然而,MD工艺中使用的商用膜在处理复杂的工业废水或恶劣的操作条件下仍然存在操作麻烦的问题。结垢、湿润和运行时间短会损害膜的功能,这使MD技术难以超越传统应用(脱盐)。膜改性是缓解这些操作问题的关键,有利于推进MD在其它复杂分离中的应用。本综述全面总结了近五年来用于MD膜改性的主要技术,着重介绍了一下三种改性方法:静电纺丝、涂层和等离子体,包括聚合物膜和陶瓷膜。本文对每种技术进行了批判性分析,讨论了它们的潜力以及每种方法所能实现的特性。本综述能够帮助人们深入理解MD技术的操作问题,并找出缓解这些问题的可行替代方案。最后,还阐述了膜改性的发展历程,讨论了其发展方向以及未来即将面临的挑战。
图1.主要MD种类的示意图
图2.有关膜改性及其在MD中应用的研究时间表
图3.通过涂层、静电纺丝和等离子体方法制备改性膜的进料溶液组成
图4.过去五年中使用涂层、静电纺丝和等离子体技术进行膜表面改性的研究数量
图5.通过每种改性技术获得的最高水和油接触角的比较
图6.通过每种改性技术获得的最高渗透通量和LEP值的比较
图7.膜改性技术的定性分析
图8.通过静电纺丝改性获得的特性,以及所需的材料
图9.通过每种改性技术获得的主要功能的示意图,重点是MD应用
图10.采用静电纺丝技术对膜进行改性及其长期运行的容量(a)和长期运行测试中使用的进料溶液(b)
图11.涂层改性膜可实现的MD类型和其他膜分离工艺
图12.用于测试涂层改性膜的进料溶液
图13.接枝改性示意图
图14.等离子体改性膜可实现的MD类型
图15.用于测试等离子体改性膜的进料溶液