Статьи автора

Формирование гибридных мембран для обессоливания водных растворов методом мембранной дистилляции

Номер выпуска 5 от 15.09.2024

Разработан метод формирования гибридных мембран, состоящих из гидрофильной микропористой подложки и осажденного методом электроформования гидрофобного нановолоконного слоя полимера. В качестве гидрофильной микропористой подложки использовали трековую мембрану из полиэтилентерефталата, на поверхность которой для обеспечения адгезии нановолоконного слоя полимера методом магнетронного напыления наносили тонкий слой титана. Данный слой одновременно являлся электродом осадительного коллектора в процессе электроформования нановолоконного покрытия. Показано, что применение данного метода формирования полимерных покрытий при использовании в качестве исходного материала для образования нановолокон поливинилиденфторида позволяет получать слой, обладающий высокогидрофобными свойствами, угол смачивания поверхности которого в зависимости от плотности осаждения в среднем составляет 143.3 ± 1.3°. Исследование морфологии нановолоконного покрытия показывает, что он имеет типичную для нетканых материалов микроструктуру. Кроме того, нановолокна, образующие пористую систему данного слоя, имеют широкий разброс по размерам. Изучение молекулярной структуры нановолоконного слоя методами ИК-Фурье-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа показало, что в его структуре преобладает β-фаза, для которой характерен максимальный дипольный момент. Показано, что гибридные мембраны разработанного образца обеспечивают высокую селективность разделения при обессоливании водного раствора хлорида натрия с концентрацией 26.5 г/л методом мембранной дистилляции. Коэффициент солезадержания для мембран с плотностью нановолоконного слоя от 20.7 ± 0.2 до 27.6 ± 0.2 г/м² в исследованном режиме процесса мембранной дистилляции составляет 99.97–99.98%. Установлено, что использование высокогидрофобного нановолоконного слоя, обладающего развитой поровой структурой, в сочетании с гидрофильной микропористой основой позволяет повысить производительность процесса мембранной дистилляции. Значение максимального потока конденсата через мембраны при этом составляет в среднем 7.0 кг м²/ч, и его величина зависит от плотности осажденного нановолоконного слоя.

27 0