Composite Membrane with Underwater-Oleophobic Surface for Anti-Oil-Fouling Membrane Distillation

膜蒸馏 聚偏氟乙烯 结垢 化学工程 润湿 材料科学 膜污染 复合数 乳状液 生物污染 涂层 海水淡化 接触角 色谱法 化学 复合材料 聚合物 生物化学 工程类
作者
Zhangxin Wang,Deyin Hou,Shihong Lin
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:50 (7): 3866-3874 被引量:207
标识
DOI:10.1021/acs.est.5b05976
摘要

In this study, we fabricated a composite membrane for membrane distillation (MD) by modifying a commercial hydrophobic polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane with a nanocomposite coating comprising silica nanoparticles, chitosan hydrogel and fluoro-polymer. The composite membrane exhibits asymmetric wettability, with the modified surface being in-air hydrophilic and underwater oleophobic, and the unmodified surface remaining hydrophobic. By comparing the performance of the composite membrane and the pristine PVDF membrane in direct contact MD experiments using a saline emulsion with 1000 ppm crude oil (in water), we showed that the fabricated composite membrane was significantly more resistant to oil fouling compared to the pristine hydrophobic PVDF membrane. Force spectroscopy was conducted for the interaction between an oil droplet and the membrane surface using a force tensiometer. The difference between the composite membrane and the pristine PVDF membrane in their interaction with an oil droplet served to explain the difference in the fouling propensities between these two membranes observed in MD experiments. The results from this study suggest that underwater oleophobic coating can effectively mitigate oil fouling in MD operations, and that the fabricated composite membrane with asymmetric wettability can enable MD to desalinate hypersaline wastewater with high concentrations of hydrophobic contaminants.

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