本發(fā)明涉及膜蒸餾分離領域,具體涉及一種超疏水改性靜電紡絲膜及其制備方法和應用。
背景技術:
水資源短缺仍然是我國面臨的重要問題,尤其是隨著近幾年氣候變化的影響,以及厄爾尼諾現(xiàn)象引發(fā)的極端氣候問題,水資源分布不均問題越來越成為限制地方經(jīng)濟發(fā)展的因素。海水淡化作為水資源增量的一種手段,越來越成為解決短缺的手段。海水淡化實際上是一種以能量換取資源的方式,同時,隨著今年國家提出的單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降3.4%以上的目標,節(jié)能減排也成為海水淡化領域的目標之一。膜蒸餾可以利用低品位的熱源,在較低溫度和近乎常壓下運行,因此被認為是一種能耗較低的海水淡化方式。隨著技術的進步,在同等操作條件下,更低的能耗也成為大家普遍追求的目標。
膜蒸餾用膜的制備主要有相轉(zhuǎn)化法和近幾年出現(xiàn)的靜電紡絲法。其中靜電紡絲膜以其高孔隙率,高疏水的膜表面,相互交聯(lián)互通的孔得到了迅速的應用。公開號為CN 103263856 A的專利文獻中公開了一種膜蒸餾用靜電紡絲疏水納米纖維多孔膜的制備方法,將疏水性功能聚合物材料溶于溶劑中,得到聚合物紡絲溶液,進行靜電紡絲得到疏水納米纖維多孔膜,再進行熱處理,得到膜蒸餾用靜電紡絲疏水納米纖維多孔膜,其在膜蒸餾中得到了很好的應用。但因孔隙率較高的原因,該納米纖維多孔膜的水接觸角僅為120~135°,仍然存在膜表面易潤濕的缺點。因此近年來相關的研究熱點主要在提高納米纖維膜表面的疏水性上,主要方法有納米纖維膜表面氣相沉積、采用異形結(jié)構(gòu)的納米纖維膜、采用摻雜納米顆粒的混合基質(zhì)納米纖維膜。例如公開號為CN 105696197 A的中國專利文獻中公開了一種C型核殼納米纖維膜及其偏心軸納米纖維膜的制備方法,將疏水性聚合物溶于溶劑中,為殼層溶液;將親水性聚合物溶于溶劑中,為核層溶液,分別進行靜電紡絲,得到C型核殼納米纖維膜。該特定結(jié)構(gòu)改善了膜孔隙率低、熱轉(zhuǎn)化效率低、水蒸氣通量低和膜孔易潤濕的缺陷,成功應用在膜蒸餾中。在改性靜電紡絲膜過程中,混合基質(zhì)膜成為重要的膜制作方法。在混合基質(zhì)膜制作過程中,在膜中摻雜納米顆粒是主要改性方法。因為摻雜納米顆粒的選擇性較廣,摻雜過程簡單易行等原因,混合基質(zhì)膜的制作已經(jīng)成為靜電紡絲膜改性的主流。常用的摻雜材料有疏水性粘土,TiO2,SiO2,碳納米管,聚四氟乙烯顆粒,石墨烯等材料。例如,公開號為CN 105413488 A的中國專利文獻中公開了一種超疏水膜的制備方法,將疏水性有機高分子材料和納米顆粒溶于有機溶劑中制成靜電紡絲液,經(jīng)靜電紡絲制膜得到納米纖維膜,對納米纖維膜進行熱處理;再制備二氧化鈦,將其覆蓋于納米纖維膜表面并進行處理;配制硅烷類溶液,將其覆蓋于已覆有二氧化鈦的納米纖維膜表面,經(jīng)后處理得到超疏水膜。該申請中利用這些納米顆粒的疏水性的特點,將其摻雜在納米纖維膜中,可以提高膜表面的疏水性。然而,由于納米顆粒易于團聚的特點,采用摻雜法制得的納米纖維膜均存在不同程度的納米纖維結(jié)點。結(jié)點在納米纖維膜中的存在會破壞納米纖維膜的結(jié)構(gòu),降低孔隙率,惡化靜電紡絲膜的分離性能。雖然有不少研究采用了較好分散納米顆粒的方法,然而很難從根本上改變混合靜電紡絲的缺陷。
碳納米管(CNTs)是一種線性碳材料,近年來被大量用于海水淡化和膜制造領域。因其表面是由碳原子卷曲形成的管狀結(jié)構(gòu),極難和水分子形成氫鍵,因此具有的超疏水性能,也大量用來制各自清潔、油水分離、抗腐蝕和抗污染等領域。但是,由于納米顆粒之間強烈的相互作用,CNTs在溶液中傾向于團聚。尤其是在靜電紡絲溶液中,因為需要一定的時間才能制成一張膜,團聚現(xiàn)象會隨著靜電紡絲時間的延長而呈現(xiàn)加劇的趨勢。澳大利亞科學家Tijing,L.D.曾用碳納米管摻雜在靜電紡絲溶液中制成靜電紡絲膜(Tijing,L.D.;Woo,Y.C.;Shim,W.-G.;He,T.;Choi,J.-S.;Kim,S.-H.;Shon,H.K.,Superhydrophobicnanofiber membrane containing carbon nanotubes for high-performance direct contact membrane distillation.J.Membrane Sci.2016,502,158-170.)。但是從膜表面看,膜中含有大量的結(jié)點,結(jié)點的存在嚴重影響膜的孔隙率。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明公開了一種超疏水改性靜電紡絲膜的制備方法,避免了將碳納米管直接摻雜在靜電紡絲液中導致的大量結(jié)點的產(chǎn)生,該方法簡單方便,制備得到的改性靜電紡絲膜的疏水性能好,同時孔隙率大,通量大,截留率極高,滿足膜蒸餾過程的用膜需要。
具體技術方案如下:
一種超疏水改性靜電紡絲膜的制備方法,包括如下步驟:
(1)將疏水性高聚物、電解質(zhì)與溶劑A混合得到高聚物紡絲溶液,經(jīng)靜電紡絲后得到靜電紡絲膜;
(2)將碳納米管分散于溶劑B中得到碳納米管分散液,并涂覆于步驟(1)所述的靜電紡絲膜上,干燥后得到前驅(qū)體;
(3)對步驟(2)所得前驅(qū)體進行熱壓,得到所述的超疏水改性靜電紡絲膜。
本發(fā)明采用了一種全新的表面覆蓋碳納米管網(wǎng)絡的方法,在靜電紡絲膜表面覆蓋一層超疏水碳納米管網(wǎng)絡。在不改變靜電紡絲膜本體性質(zhì)的前提下,在其表面覆蓋一層超疏水碳納米管網(wǎng)絡,大幅提高靜電紡絲膜的疏水性。
作為優(yōu)選,步驟(1)中,所述的疏水性高聚物選自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)、聚六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚砜(PSF)或聚醚砜(PES);
所述的溶劑A選自真溶劑,或者真溶劑與稀釋劑組成的混合液;
所述的真溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氫呋喃(THF)、二甲基亞砜(DMSO)、碳酸二甲酯(DMC)中的至少一種;所述的稀釋劑選自甲基乙基酮、丙酮、己烷、丁酮乙酸乙酯中的至少一種。
其中真溶劑可以溶解高分子,稀釋劑的作用是降低高分子溶液的粘度,使靜電紡絲過程更容易進行,為非必需溶劑。
作為優(yōu)選,所述的溶劑A選自真溶劑與稀釋劑組成的混合液,真溶劑與稀釋劑的重量比為3~5。進一步優(yōu)選,所述的真溶劑選自DMF、DMAc或NMP,所述的稀釋劑選自丙酮。
步驟(1)中,所述高聚物紡絲溶液的質(zhì)量百分比濃度即為該高聚物紡絲溶液中高聚物的質(zhì)量百分比濃度;作為優(yōu)選,所述高聚物紡絲溶液的質(zhì)量百分比濃度為4~30%。
高聚物的分子量和濃度對靜電紡絲膜的絲徑有著最重要的影響。同等濃度下,靜電紡絲溶液中高分子的分子量越大,所形成的靜電紡絲液的粘度越高。在靜電紡絲過程中,粘度越高,纖維從靜電紡絲液中噴出越困難,纖維黏連程度越大,所形成的納米纖維越粗。同理,同一分子量的高分子聚合物,濃度越大,粘度越大,所形成的納米纖維越粗。因此靜電紡絲過程中主要靠高分子的濃度和分子量的配合獲得合適的納米纖維絲徑。納米纖維的絲徑?jīng)Q定了靜電紡絲膜的孔徑大小。在膜蒸餾中,膜孔主要在0.1~0.8μm之間,因此,通過合適的絲徑控制,可以得到適合膜蒸餾用的膜孔。
聚合物溶于有機溶劑中,可以形成透明的均一穩(wěn)定的溶液,然而,單純的高分子溶液的導電性極差,在靜電紡絲過程中不容易噴出,為改善靜電紡絲液的導電性,在靜電紡絲液中加入適量電解質(zhì)來提高溶液的導電性。所加入的電解質(zhì)量一般較少,作為優(yōu)選,所述高聚物紡絲溶液中電解質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為0.001~0.01%。
作為優(yōu)選,步驟(1)中,配制的高聚物紡絲溶液靜置過夜以脫除氣泡,再進行靜電紡絲。
作為優(yōu)選,所述靜電紡絲的工藝為:靜電紡絲時間為5~20小時,電壓為6~40kV,紡絲溶液的推進速度為0.3~5mL/min,紡絲過程空氣的相對濕度為30~60%,環(huán)境溫度為10~35℃,靜電紡絲針頭內(nèi)徑為0.06~1.0mm,針尖到接收滾筒的距離為5~30cm,接收滾筒的轉(zhuǎn)速為4~60r/min。
作為優(yōu)選,步驟(2)中,所述的碳納米管為多壁或單壁碳納米管,碳納米管的長度為3~100μm。
碳納米管是由碳原子卷曲形成的管狀結(jié)構(gòu),非極性強,同時因其納米級的尺寸和碳納米管之間強烈的相互作用,如果沒有進行功能化改性,很難大量分散在溶劑中(C.Y.Khripin,J.A.Fagan,M.Zheng,Spontaneous Partition of Carbon Nanotubes in Polymer-Modified Aqueous Phases,J.Am.Chem.Soc.,135(2013)6822-6825.)。靜電紡絲膜表面非極性、疏水性強,有些溶劑噴在其表面后,在溶劑揮發(fā)過程中,液滴會收縮,從而引起溶劑中的碳納米管團聚。
基于上述具體的應用場合,要求溶劑揮發(fā)性高,以減小液滴在膜表面不穩(wěn)定的缺點;同時,要滿足極性較小、與膜表面相容性較好、且相互作用恰當?shù)囊螅苊夥稚⒁喝軇]發(fā)過程中導致液滴收縮團聚。
作為優(yōu)選,步驟(2)中,所述溶劑B選自乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、苯、甲苯、己烷、環(huán)己烷、石油醚、乙酸乙酯中的至少一種。進一步優(yōu)選為甲醇、乙醇或丙酮。
進一步地,為了避免碳納米管在溶劑中團聚,本發(fā)明采用了稀的碳納米分散液。作為優(yōu)選,所述碳納米管分散液的濃度為0.01g/L~10g/L。進一步優(yōu)選為0.1~1g/L。
本發(fā)明中具體采用的涂覆方式為噴槍噴涂,并采用多次噴涂的方法來避免常規(guī)噴涂容易出現(xiàn)團聚的缺點。具體為:每次噴涂后,待溶劑揮發(fā)之后,再繼續(xù)噴涂。
作為優(yōu)選,步驟(2)中,所述的靜電紡絲膜上碳納米管的沉積密度為1~100g/m2;在膜的表面,太低的碳納米管沉積密度會帶來疏水性提高不足,沉積量達到一定程度后,進一步沉積對疏水性提高有限,基于此,進一步優(yōu)選,沉積密度為8~20g/m2。
為了確保碳納米管網(wǎng)絡與靜電紡絲膜間有良好的結(jié)合力,碳納米管噴涂在剛制好的靜電紡絲膜表面后,進行高溫熱壓,使膜表面的碳納米管網(wǎng)絡和靜電紡絲膜結(jié)合在一起。熱壓的溫度選擇要根據(jù)高聚物的性質(zhì)來選擇,一般略低于高聚物的熔點即可。作為優(yōu)選,步驟(3)中,熱壓時間為1~4h,熱壓溫度為60~300℃,熱壓壓力為0.1~5MPa。進一步優(yōu)選的熱壓溫度為160~240℃,壓力為5Mpa。
本發(fā)明還公開了根據(jù)上述方法制備的超疏水改性靜電紡絲膜,包括靜電紡絲膜和沉積在所述靜電紡絲膜至少一個表面的碳納米管超疏水網(wǎng)絡層;所述超疏水改性靜電紡絲膜的水接觸角為150°~170°。
本發(fā)明還公開了該超疏水改性靜電紡絲膜在膜蒸餾中的應用,所述超疏水改性靜電紡絲膜的平均孔徑為0.1~0.8μm,孔隙率為70~90%,膜厚為60~200μm,水接觸角為150°~170°。作為優(yōu)選,平均孔徑為0.15~0.35μm,孔隙率為75~85%,膜厚為80~130μm,水接觸角為150°~170°。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明以疏水性高聚物為原料,經(jīng)靜電紡絲技術制備得到靜電紡絲膜,再以其為基底,經(jīng)噴涂技術在該基底表面沉積得到碳納米管超疏水網(wǎng)絡層,從而得到該超疏水改性靜電紡絲膜,制備工藝簡便易行,易于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn);
(2)本發(fā)明制備得到的超疏水改性靜電紡絲膜,因表面碳納米管網(wǎng)絡的存在,其水接觸角最高可達165°,應用于膜蒸餾過程時,可有效防止膜蒸餾過程中的膜潤濕,同時可有效提高膜通量。
附圖說明
圖1為實施例1制備的靜電紡絲膜的掃描電鏡圖;
圖2為實施例1制備的表面交聯(lián)碳納米管網(wǎng)的靜電紡絲膜的掃描電鏡圖;
圖3為實施例1制備的表面交聯(lián)碳納米管網(wǎng)的靜電紡絲膜在膜蒸餾后的掃描電鏡圖。
具體實施方式
實施例1
本實施例制備了一種孔徑為0.20μm的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜,具體制備方法包含如下步驟:
(1)將聚偏二氟乙烯(分子量110~120萬)5份和氯化鋰0.004份溶于76份N,N-二甲基甲酰胺和19丙酮混合溶劑中,在50℃水浴下恒溫攪拌回流4小時,獲得均一穩(wěn)定的聚偏二氟乙烯聚合物紡絲溶液,將該溶液靜置過夜以脫除氣泡;
(2)將聚偏二氟乙烯聚合物紡絲溶液進行靜電紡絲時間16小時,制得聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜。其中靜電紡絲過程中注射器針頭為平口針頭,針頭接高壓電源正極,靜電紡絲液由微量注射泵中推出。靜電紡絲的過程參數(shù)為:針頭內(nèi)徑0.41mm,高壓電源電壓15kV,靜電紡絲擠出速度2mL/h,針尖到接收滾筒的距離為15cm,接收滾筒轉(zhuǎn)速10r/min,滾筒直徑10em,環(huán)境溫度30℃,環(huán)境相對濕度40~50%,此過程制得的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜厚度為100μm,平均流動孔徑大小為0.20μm,孔徑分布范圍為0.15~0.29μm,孔隙率為81%。
(3)將1g碳納米管溶于1L乙醇中,機械攪拌2小時后,在超聲中分散4小時,得到濃度為1g/L的碳納米管乙醇分散液。將碳納米管乙醇分散液用噴槍噴到步驟(2)中制得的靜電紡絲膜,噴涂時注意,分散液噴上之后,發(fā)現(xiàn)溶劑沒有揮發(fā)則停止噴涂,待干了之后再繼續(xù)噴涂,得到表面沉積密度為20g/m2的碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜。
(4)將步驟(3)制得的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜在80℃下干燥12小時,使其中的溶劑完全揮發(fā)出來后,將聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜置于兩平滑不銹鋼板中間,加壓至5Mpa,在164℃下熱壓2小時取出,即得膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜,因此過程表面沉積碳納米管的量很少,而且由于碳納米管的直徑相對較小,經(jīng)檢測后,此過程制得的靜電紡絲膜的厚度、孔隙率未發(fā)生明顯變化,平均流動孔徑大小為0.18μm,孔徑分布范圍為0.13~0.26μm。
將加有實施例1制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜A與表面不覆蓋碳納米管網(wǎng)的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜B做真空膜蒸餾性能對比測試,進料為3.5%NaCl溶液,A、B兩種膜材料膜蒸餾出料液體電導率為15μS/cm,據(jù)此計算的截留率大于99.97%,在相同操作條件下,與膜B相比,膜A的通量比膜B大64%,膜A的潤濕時間比膜B延長78%;
對實施例1制備膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜做水接觸角測試,其水接觸角為159.0°,對其最小滲透壓力測試為185kPa;
對實施例1制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜進行結(jié)構(gòu)觀察(見圖2),在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜表面的碳納米管分布均勻,對進行完膜蒸餾測試的膜進行表面形貌分析(見圖3),發(fā)現(xiàn)其表面的碳納米管形貌未發(fā)生變化,表明碳納米管與聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜牢固結(jié)合。
實施例2
本實施例制備了一種孔徑為0.29μm的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜,具體制備方法包含如下步驟:
(1)將偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物(分子量45.5萬)13份和氯化鈉0.004份溶于85份二甲基乙酰胺溶劑中,在55℃水浴下恒溫攪拌4小時,獲得均一穩(wěn)定的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物紡絲溶液,將該溶液靜置過夜以脫除氣泡;
(2)將偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物紡絲溶液進行靜電紡絲時間13小時,制得偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜。其中注射器針頭為平口針頭,針頭接高壓電源正極,靜電紡絲液由微量注射泵中擠出。靜電紡絲的過程參數(shù)為:針頭內(nèi)徑0.59mm,高壓電源電壓20kV,靜電紡絲擠出速度1mL/h,針尖到接收滾筒的距離為18cm,接收滾筒轉(zhuǎn)速20r/min,滾筒直徑10cm,環(huán)境溫度25℃,環(huán)境相對濕度40~50%,此過程制得的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜厚度為100μm,平均流動孔徑大小為0.28μm,孔徑分布范圍為0.21~0.38μm,孔隙率為81%。
(3)將0.5g碳納米管溶于1L丙酮中,機械攪拌2小時后,在超聲中分散3小時,得到濃度為0.5g/L的碳納米管丙酮分散液。將碳納米管分散液用噴槍噴到步驟(2)中制得的靜電紡絲膜,噴涂時注意,分散液噴上之后,發(fā)現(xiàn)溶劑沒有揮發(fā)則停止噴涂,待干了之后再繼續(xù)噴涂,得到表面沉積密度為20g/m2的碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜。
(4)將步驟(3)制得的聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜在80℃下干燥12小時,使其中的溶劑完全揮發(fā)出來后,將聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜置于兩平滑不銹鋼板中間,加壓至5Mpa,在170℃下熱壓2小時取出,即得膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜,平均流動孔徑大小為0.25μm,孔徑分布范圍為0.18~0.35μm。
將加有實施例2制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜A與表面不覆蓋碳納米管網(wǎng)的偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物靜電紡絲膜B做真空膜蒸餾性能對比測試,進料為3.5%NaCl溶液,A、B兩種膜材料膜蒸餾出料液體電導率為10μS/cm,據(jù)此計算的截留率大于99.98%,在相同操作條件下,與膜B相比,膜A的通量比膜B大50%,膜A的潤濕時間比膜B延長80%;
對實施例2制備膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜做水接觸角測試,其水接觸角為161.0°,對其最小滲透壓力測試為178kPa;
對實施例2制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜進行表面結(jié)構(gòu)觀察,在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜表面的碳納米管均勻,對進行完膜蒸餾測試的膜進行表面形貌分析,發(fā)現(xiàn)其表面的碳納米管形貌未發(fā)生變化,表明碳納米管與聚偏二氟乙烯靜電紡絲膜牢固結(jié)合。
實施例3
本實施例制備了一種孔徑為0.35μm的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜,可用于海水淡化,具體制備方法包含如下步驟:
(1)將聚苯乙烯(分子量30萬)18份和氯化鋰0.004份溶于66份N,N-二甲基甲酰胺和16份丙酮混合溶劑中,在60℃水浴下恒溫攪拌4小時,獲得均一穩(wěn)定的聚苯乙烯紡絲溶液,將該溶液靜置過夜以脫除氣泡;
(2)將聚苯乙烯紡絲溶液進行靜電紡絲時間10小時,制得聚苯乙烯靜電紡絲膜。其中注射器針頭為平口針頭,針頭接高壓電源正極,靜電紡絲液由微量注射泵中擠出。靜電紡絲的過程參數(shù)為:針頭內(nèi)徑0.61mm,高壓電源電壓18kV,靜電紡絲擠出速度0.8mL/h,針尖到接收滾筒的距離為18cm,接收滾筒轉(zhuǎn)速10r/min,滾筒直徑10cm,環(huán)境溫度28℃,環(huán)境相對濕度40~50%,此過程制得的聚苯乙烯靜電紡絲膜厚度為100μm,平均流動孔徑大小為0.35μm,孔徑分布范圍為0.23~0.42μm,孔隙率為78%。
(3)將0.1g碳納米管溶于1L甲醇中,機械攪拌2小時后,在超聲中分散3小時,得到濃度為0.1g/L的碳納米管甲醇分散液。將碳納米管分散液用噴槍噴到步驟(2)中制得的靜電紡絲膜,噴涂時注意,分散液噴上之后,發(fā)現(xiàn)溶劑沒有揮發(fā)則停止噴涂,待干了之后再繼續(xù)噴涂,得到表面沉積密度為15g/m2的碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜,將其放入烘箱中充分干燥。
(4)將步驟(3)制得的聚苯乙烯靜電紡絲膜在80℃下干燥12小時,使其中的溶劑完全揮發(fā)出來后,將聚聚苯乙烯靜電紡絲膜置于兩平滑不銹鋼板中間,加壓至5Mpa,在238℃下熱壓2小時取出,即得膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜,平均流動孔徑大小為0.31μm,孔徑分布范圍為0.20~0.37μm。
將加有實施例2制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜A與表面不覆蓋碳納米管網(wǎng)的聚苯乙烯靜電紡絲膜B做真空膜蒸餾性能對比測試,進料為3.5%NaCl溶液,A、B兩種膜材料膜蒸餾出料液體電導率為16μS/cm,據(jù)此計算的截留率大于99.97%,在相同操作條件下,與膜B相比,膜A的通量比膜B大55%,膜A的潤濕時間比膜B延長85%;
對實施例3制備膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜做水接觸角測試,其水接觸角為165.0°,對其最小滲透壓力測試為186kPa;
對實施例3制備的膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的聚苯乙烯靜電紡絲膜進行表面結(jié)構(gòu)觀察,在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)膜蒸餾用碳納米管網(wǎng)覆蓋的靜電紡絲膜表面的碳納米管均勻,對進行完膜蒸餾測試的膜進行表面形貌分析,發(fā)現(xiàn)其表面的碳納米管形貌未發(fā)生變化,表明碳納米管與聚苯乙烯靜電紡絲膜牢固結(jié)合。