文献导读：

近年来，全疏膜由于具有良好的抗润湿性而在膜蒸馏(MD)中受到广泛关注。然而，高通量的全疏膜仍然缺乏，使MD成为一种更有效和可行的水处理技术。鉴于此，上海交通大学邵嘉慧教授和任龙飞副教授通过静电纺丝制备了一系列具有定制结构性能和表面润湿性的聚偏氟乙烯(PVDF)基全疏膜，实现膜蒸馏中超高通量和优异润湿性。相关研究成果以“Tailoring Structural Property and Surface Wettability of Omniphobic Membranes for Superhigh Flux and Competent Wetting Resistance in Membrane Distillation”为题目，发表于期刊《ACS ES&T Water》上。

本文要点：

1、该研究通过静电纺丝并利用氟硅烷化二氧化硅纳米颗粒（SiO₂NPs）作为添加剂，制备了一系列具有定制结构特性和表面润湿性的聚偏二氟乙烯（PVDF）基全疏膜。

2、优化后的PVDF@100%SiO₂在处理模拟海水时在60℃下呈现出5 LMH的超高通量。

3、PVDF@100%SiO₂在处理含0和14.0 wt% NaCl的超盐溶液或含表面活性剂的溶液（0.1 mM SDS）时也表现出稳定的脱盐性能。

一张图读懂全文：

聚偏二氟乙烯（PVDF）基全疏膜具有以下优势：

• 出色的透汽量：PVDF基全疏膜在60°C、5 wt % NaCl条件下表现出出色的透蒸汽通量，达到41.1 LMH。

• 优异的湿润性：PVDF基全疏膜在处理5 wt % NaCl溶液时，具有更好的湿润抵抗性（0.1 mM SDS），相比之下，传统的PVDF膜的通量为7.2 LMH，湿润耐受性为0.05 mM SDS。

• 可调节的表面性质：PVDF基全疏膜可以通过调节自粗化的PFTCS涂层的制备条件和静电纺丝时间，实现不同润湿性和厚度，从而优化膜的性能。

这些优势使得PVDF基全疏膜在膜蒸馏中具有潜在的应用前景。

图1 (a)氟硅化SiO₂纳米颗粒和(b)共纺膜的制备。(c)后处理过程。

图2分别为PVDF@25%SiO₂、PVDF@50%SiO₂、PVDF@100%SiO₂和PVDF@150%SiO₂的SEM表面图像(a−d)、纤维直径分布(e−h)和AFM表面图像(i−l)。

图3 (a)原始和改性SiO₂ NPs的XPS(宽扫描)光谱。(b) PVDF膜和cospun膜的FTIR光谱。

图4 (a)被测膜的wca(a: GVHP；B: PVDF膜；C: PVDF@25%SiO2；D: PVDF@50%SiO2；E：PVDF@100%SiO2；F：PVDF@150%SiO2)和(b)以20 wt %乙醇溶液和5 mM SDS溶液为介质液体的被测膜的CAs。

图5 (a)以含0.1 mM SDS的3.5 wt % NaCl溶液为进料，PVDF@100%SiO2-59 μm与PVDF膜的润湿实验。(b)随着SDS剂量的增加，PVDF@100%SiO2-59 μm和PVDF@100%SiO2-79 μm的润湿实验。(c)全疏气结构和疏水结构的示意图。(d)不同润湿动力学下PVDF膜、PVDF@ 100%SiO2-59 μm和PVDF@100%SiO2-79 μm的原理图。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsestwater.3c00597