Binder-free in-situ reinforced nanofibrous membrane with anti-deformable pore structures for seawater concentration

膜蒸馏 材料科学 海水淡化 化学工程 膜结构 聚合物 海水 反渗透 相位反转 耐久性 蒸馏水 复合材料 化学 色谱法 生物化学 海洋学 工程类 地质学
作者
Dongqing Liu,Peng Liu,Dongmei Liu,Jing Zhao,Tao Zhang,Lingling Zhong,Feiyun Sun,Jie Liu,Wei Wang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:669: 121338-121338 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2022.121338
摘要

Membrane distillation (MD) is a prospective thermal-membrane coupling technology suitable for desalination and concentrating hypersaline water. However, the structural instability and vulnerable salinity tolerance of membrane impede the large-scale implementation of MD technology. In particular, the defective pore structure and fragile hydrophobicity of the porous membrane compromise the repellency of salt components when dealing with hypersaline water. Herein, we engineered a binder-free in-situ reinforced nanofibrous membrane with remarkably anti-deformable pore structures and hydrophobic durability by a one-step electrospinning process. The mixing of different polymers changed the physicochemical properties of the solution, allowing the nanofibers to accumulate densely, reinforcing the pore structure of the membrane instead of the cumbersome post-treatment compaction process. In addition, the incorporation of PTFE nano-powders synchronously consummated the roughness and surface energy of the membrane. More significantly, the binder-free in-situ reinforced nanofibrous membrane operated stably during the 168 h desalination testing and was 2.5 times that of the commercial PVDF membrane when penetration occurred in concentrating synthetic seawater, demonstrating excellent permeability and durability. Mechanistic analysis of membrane structure stability has also been systematically elucidated.
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