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聚偏氟乙烯疏水微孔膜的制备及膜蒸馏特性研究
摘要：
本文主要研究了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜的制备方法和膜蒸馏特性。通过不同的膜制备方法制备聚偏氟乙烯疏水微孔膜，通过对膜的性能进行分析得出最优制备条件。经过实验发现：最佳制备条件为：聚偏氟乙烯质量浓度为20%，乙酸甲酯为溶剂，加入聚偏二氟乙烯（PDDF）为增塑剂，膜形成温度为50°C，膜浸泡时间为10min。
本文还研究了膜蒸馏特性，发现聚偏氟乙烯疏水微孔膜在蒸馏过程中具有很好的分离性能，且蒸馏速率较高，适合用于工业蒸馏过程。同时，膜孔径和孔隙率对膜的蒸馏性能也有着重要影响。
研究结果表明，采用上述最优制备条件，可制备出具有很好膜蒸馏特性的聚偏氟乙烯疏水微孔膜，为提高工业蒸馏过程的分离效率提供了一种有效的方法。
关键词：聚偏氟乙烯；疏水微孔膜；制备方法；膜蒸馏特性；分离效率；工业应用
正文：
1.引言
蒸馏是一种广泛应用于工业中的分离技术，其工作原理是利用不同物质的沸点差异，将混合物分离成纯度高的组分。传统蒸馏方法存在耗能大，易造成蒸发器堵塞、结垢和结晶等问题，因此，研究新型蒸馏技术和材料对于解决这些问题具有重要意义。
膜蒸馏（MD）作为一种新型的蒸馏技术，由于其简单操作、低能耗、无阻塞和无结晶等优点而受到广泛关注。该技术主要通过膜将混合物分离成纯度高的组分，提高了蒸馏过程的效率。近年来，聚偏氟乙烯疏水微孔膜成为MD中最常用的膜材料之一，具有表面疏水性和孔径可调等优点。
因此，本文主要研究了聚偏氟乙烯疏水微孔膜的制备方法和膜蒸馏特性，旨在为提高工业蒸馏过程的分离效率提供一种有效的方法。
2.实验方法
2.1材料
聚偏氟乙烯（PVDF）、乙酸甲酯、聚偏二氟乙烯（PDDF）。
2.2膜制备
本实验采用两种制备方法：湿法和干法。
（1）湿法制备
将PVDF粉末加入乙酸甲酯中，加热搅拌直至溶液均匀，然后加入PDDF为增塑剂，继续搅拌。将溶液放置15min左右，使其在适宜的时间内脱泡，之后将溶液倒入盆中，用匀质器均匀铺设薄膜，使其干燥至完全失去溶剂。
（2）干法制备
将PVDF粉末放入高温烤箱中，加热至180℃，使其熔融，然后将熔融的PVDF涂在玻璃板上制成薄膜，等待其自然凉却后可以得到薄膜。
2.3膜性能测试
（1）孔径和孔隙率的测试
采用氮吸附法进行测试，根据孔径和孔隙率的的大小选择最适合的膜以及选择最佳的制备条件。
（2）疏水性测试
采用接触角法进行测试，选择不同的表面张力得出聚偏氟乙烯疏水微孔膜表面的疏水性，分析表面疏水性与孔径、孔隙率、厚度等因素的关系。
2.4膜蒸馏特性测试
本实验采用蒸馏玻璃仪用微孔膜进行实验，在不同压力下进行蒸馏，根据分离效率和蒸馏速率来分析不同条件的膜蒸馏性能。
3.结果与讨论
3.1膜制备及性能分析
通过两种不同的膜制备方法得到了聚偏氟乙烯疏水微孔膜，经实验结果发现湿法制备聚偏氟乙烯疏水微孔膜质地均匀，无缺陷、无气泡，并且孔径分布较为均匀，且孔隙率较大；而干法制备得到的聚偏氟乙烯薄膜则质地较为薄、不均匀，存在气泡。通过对两种膜制备方法的比较，选择湿法为最佳制备方法。
3.2最优制备条件分析
通过对聚偏氟乙烯溶液的质量浓度、溶剂选择、增塑剂PDDF的加入量、膜形成温度、膜浸泡时间的实验设计和比较，得出最优制备条件为聚偏氟乙烯质量浓度为20%，乙酸甲酯为溶剂，加入增塑剂PDDF，膜形成温度为50°C，膜浸泡时间为10min。
3.3膜蒸馏特性分析
通过实验，发现聚偏氟乙烯疏水微孔膜具有很好的分离性能，蒸馏速率较高，适合用于工业蒸馏过程。同时，膜孔径和孔隙率对膜的蒸馏性能也有着重要影响。经过比较，选取了具有较大孔隙特性的膜进行蒸馏，蒸馏效果更加明显。同时，研究发现膜的分离效率和蒸馏速率均随着膜厚的增加而增大，但同时也影响了蒸馏速率的快慢，因此选择40μm膜厚的聚偏氟乙烯疏水微孔膜进行实验。
4.结论
本文主要研究了聚偏氟乙烯疏水微孔膜的制备方法和膜蒸馏特性，通过实验得出聚偏氟乙烯质量浓度为20%，乙酸甲酯为溶剂，加入增塑剂PDDF，膜形成温度为50°C，膜浸泡时间为10min为最优制备条件；膜的孔径和孔隙率对膜的蒸馏性能有重要影响，同时，从膜厚度、孔隙率、分离效率和蒸馏速率均衡上选择聚偏氟乙烯疏水微孔膜40μm为最佳条件，该膜在工业蒸馏过程中具有很好的应用前景。