基于电场与电纺膜协同处理盐碱水方法的研究

【摘要】：淡水资源已成为全球经济社会可持续发展的重要影响因素之一。本文针对盐碱水淡化处理问题,提出一种基于电场与电纺膜协同处理盐碱水淡化的方法。针对膜蒸馏膜通透性问题,基于溶液参数与纺丝参数的调整,制备了不同物理结构特性的高分子纳米疏水薄膜,并进行疏水性及通量特性研究。实验表明,在溶液浓度14wt%、溶剂配比7/3、电压16kV以及纺丝90min下制备的高分子薄膜,接触角可达135.74°,膜通量可达 0.74kg·h-1.m-2。研究了电极类型、极性与电压下,电场对膜蒸馏过程的影响。研究认为,外加电场对膜通量产生促进作用。多针电极,电压在5kV至13kV下,膜通量可提高20.83%;相同电压下,单针负极性比正极性激励的膜通量提高了 26%;多针电极比单针电极提高了 51%。基于电场仿真研究了薄膜两侧电场分布特性。研究发现,针电极下,薄膜表面电场沿半径方向呈正态分布;多针电极下,薄膜表面电场模是单针的1.614倍。基于水分子解离能计算,讨论了电场助膜蒸馏的主导机理过程。结果表明,电场激励下的水分子团簇解聚为电场助蒸馏的主导机理过程;当膜表面电场达到61 × 104V/m时,上述分子解聚显著;多针电极下的电场能量密度是单针电极下的1.759倍,更有利于膜通量的增加。本文研究表明,针板电极下的直流电场能显著促进电纺膜表面水分子团簇解聚,从而提高高分子电纺膜的盐碱水净化效率。本文研究结论对盐碱水淡化处理的效率提高具有一定指导价值。