소수성 대 기공 크기: 막 증발을 위한 막 습윤 저항 개선을 위한 폴리머 코팅

개시 화학 증기 침착(iCVD)을 사용하여 두 개의 다공성 기판(친수성 셀룰로오스 아세테이트(CA) 및 소수성 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE))에 교차 결합된 플루오로폴리머를 코팅하여 막의 습윤 저항을 개선하였다. 코팅된 CA 막은 초소수성이며 대칭적이었다. 코팅된 PTFE 막은 소수성이며 비대칭적이었고, 상면에서는 하면보다 기공 크기가 작고 다공성이 낮았다. 막 성능은 (1) 고염 농도 공급 용액 및 (2) 계면활성제가 포함된 공급 용액을 사용한 막 증발 실험에서 테스트되었다. 두 경우 모두, 코팅된 막은 비코팅 막보다 더 높은 습윤 저항을 보였다. 특히, 습윤 저항은 최소 LEP 값보다 LEP 분포로 더 잘 예측되었다. LEP 분포가 높은 LEP 값 쪽으로 치우쳤을 때(즉, 높은 LEP를 가진 작은 기공이 더 많이 존재했을 때) 비유의적인(측정 가능한) 염 통과는 발생하지 않았다. 고염 농도 공급 용액의 경우, 코팅된 PTFE 막은 코팅된 CA 막보다 더 높은 습윤 저항을 보였으며; 따라서 표면 기공 크기/다공성의 감소(내부 기공에서 스케일링을 감소시킬 수 있음)가 표면 소수성 증가(표면 응핵 형성을 감소시킬 수 있음)보다 스케일링 유발 습윤 방지에서 더 효과적이었다. 기공 크기/다공성 감소는 계면활성제 유발 습윤 저항을 저항하는 데 있어 증가된 소수성과 동등하게 효과적이었다. 그러나 다공성 감소는 물 유량에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며; 이는 막 증발에서의 투과성/습윤 저항 간의 균형을 나타낸다—특히 고염 농도 적용에서 그러하다. 막 및/또는 막 코팅 특성은 이러한 투과성/습윤 저항 간의 균형을 극복하고 MD를 도전적인 유량 처리에 적합하게 만들기 위해 최적화되어야 한다. 그런 다음, 소수성을 증가시킬 필요는 없을 수 있다. 이 결과는 특히 제조업체가 환경 친화적인 대안으로 퍼플로르화 물질을 대체하려고 할 때 향후 막 설계에 중요하다.