Abstract Though membrane distillation (MD) has been considered as a promising desalination process, it is still required to develop a desirable membrane which has high water flux and long-term stability for practical use in the MD process. In our previous work, thermally rearranged nanofiber membranes (TR-NFMs), which exhibited high water flux (80 kg m−2 h−1) and salt rejection (> 99.99%) as well as outstanding long-term stability (more than 180 h), were first introduced as a promising candidate for MD applications. However, nascent TR-NFM is susceptible to fluctuations in operating conditions due to insufficient liquid entry pressure with water (LEPw). In continuation of our enhanced hydrophobic TR-NFM study, we develop fluorine-containing thermally-rearranged nanofiber membranes (F-TR-NFMs) for MD applications for the first time. F-TR-NFMs showed enhanced hydrophobic properties such as high water contact angle (143°), high LEPw (1.3 bar), and high effective evaporation area (EEA) due to the introduction of fluorine atoms in the backbone of the TR membrane. As the result, the developed F-TR-NFMs exhibited outstanding MD performance (114.8 kg m−2 h−1 of water flux and > 99.99% of salt rejection at feed and permeate temperatures of 80 °C and 20 °C, respectively) and excellent energy efficiency (52.1% at feed and permeate temperatures of 50 °C and 20 °C, respectively). The long-term stability of F-TR-NFM is also investigated over more than 250 h of operation time.

中文翻译：

---

用于通过膜蒸馏脱盐的增强型疏水性含氟热重排 (TR) 纳米纤维膜

摘要 尽管膜蒸馏（MD）已被认为是一种很有前途的脱盐工艺，但仍需要开发一种具有高水通量和长期稳定性的理想膜，以在 MD 工艺中实际应用。在我们之前的工作中，热重排纳米纤维膜 (TR-NFMs) 表现出高水通量 (80 kg m-2 h-1) 和脱盐率 (> 99.99%) 以及出色的长期稳定性（超过 180 h)，首先被引入作为 MD 应用的有希望的候选者。然而，新生的 TR-NFM 容易受到操作条件波动的影响，因为水的液体入口压力 (LEPw) 不足。为了继续我们增强的疏水性 TR-NFM 研究，我们首次开发了用于 MD 应用的含氟热重排纳米纤维膜 (F-TR-NFM)。由于在 TR 膜的骨架中引入了氟原子，F-TR-NFM 显示出增强的疏水特性，例如高水接触角 (143°)、高 LEPw (1.3 bar) 和高有效蒸发面积 (EEA)。因此，开发的 F-TR-NFM 表现出出色的 MD 性能（114.8 kg m-2 h-1 的水通量和> 99.99% 的进料和渗透温度分别为 80 °C 和 20 °C 的脱盐率）和出色的能源效率（进料和渗透温度分别为 50 °C 和 20 °C 时为 52.1%）。F-TR-NFM 的长期稳定性也在超过 250 小时的操作时间内进行了研究。由于在 TR 膜的骨架中引入了氟原子，因此具有高效蒸发面积 (EEA)。因此，开发的 F-TR-NFM 表现出出色的 MD 性能（114.8 kg m-2 h-1 的水通量和> 99.99% 的进料和渗透温度分别为 80 °C 和 20 °C 的脱盐率）和出色的能源效率（进料和渗透温度分别为 50 °C 和 20 °C 时为 52.1%）。F-TR-NFM 的长期稳定性也在超过 250 小时的操作时间内进行了研究。由于在 TR 膜的骨架中引入了氟原子，因此具有高效蒸发面积 (EEA)。因此，开发的 F-TR-NFM 表现出出色的 MD 性能（114.8 kg m-2 h-1 的水通量和> 99.99% 的进料和渗透温度分别为 80 °C 和 20 °C 的脱盐率）和出色的能源效率（进料和渗透温度分别为 50 °C 和 20 °C 时为 52.1%）。F-TR-NFM 的长期稳定性也在超过 250 小时的操作时间内进行了研究。