CN116322957A - 制备双层聚偏二氟乙烯中空纤维膜的方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本文公开了使用双层中空纤维膜的组合物、***和方法。本公开的组合物和***可以用于对来自地下地层的水进行脱盐。本公开的组合物和***可以进一步用于从气体样品中捕获二氧化碳。

Description

制备双层聚偏二氟乙烯中空纤维膜的方法及其用途
交叉引用
本申请要求2020年7月17日提交的美国临时申请第63/053,256号的权益，该申请通过引用以其整体并入本文。
政府权利
本发明是在美国政府的支持下由美国开垦局根据合同号R17AC00143完成的。政府在本发明中享有某些权利。
背景技术
中空纤维膜(HFM)是一类中空纤维形式的含有半透性屏障的人造膜。HFM可以用于水处理、脱盐、细胞培养、医学或组织工程。膜的性质可以通过改变用于生产膜的材料的工艺和组成来微调。
通过引用并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体并且单独地指明通过引用并入一样。
发明内容
在一些实施方案中，本文公开了一种包括纤维的组合物，其中所述纤维包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
在一些实施方案中，本文公开了一种包括多根独立纤维的***，其中每根纤维独立地与共同的流体歧管流体连通，其中每根纤维独立地包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道，其中每根纤维独立地被配置为当流体样品从所述共同的流体歧管穿过所述纤维时从所述流体样品中去除杂质。
在一些实施方案中，本文公开了一种方法，其包括使流体样品与纤维接触，其中所述纤维包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
在一些实施方案中，本文公开了一种制造纤维的方法，所述方法包括共挤出第一掺杂剂混合物(dope mixture)和第二掺杂剂混合物，其中：a)所述第一掺杂剂混合物包括第一含氟聚合物、聚乙二醇(PEG)和溶剂；并且b)所述第二掺杂剂混合物包括第二含氟聚合物和交联剂，其中所述纤维包括：i)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和ii)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
附图说明
图1示出了HFM的互连孔结构。
图2示出了用于测量HFM的脱盐性能和抗润湿行为的设备。
图3示出了PVDF DCMD HFM的示意图。
图4的小图A示出了PVDF/Si-R HFM。小图B示出了PVDF/Si-R HFM束。小图C和小图D示出了PVDF/Si-R HFM的横截面SEM图像。图E示出了示例性的商业堆叠。
图5示出了PES/PVDF/Si-R双层HFM的横截面形态。
图6的小图A示出了基于大豆的(SBB)溶剂的CO2解吸效率。小图B示出了SBB溶剂的CO2解吸速率。
图7示出了使用SBB溶剂作为CO2吸收剂的双层J-HFM和J-HFM接触器工艺。
图8示出了用不同添加剂制备的12wt％PVDF掺杂剂溶液的流变性质。
图9示出了DSC加热曲线上来自掺杂剂溶液D-N2H2-9的吸热峰，并且熔融峰位于52.3℃。
图10示出了用于测量中空纤维膜的液体进入压力的设备。
图11示出了用于DCMD实验的设备。
图12的小图(a)示出了用不同氨和水浓度制备的膜的水接触角。小图(b)示出了平板膜PVDF/PEG-6000的水接触角。
图13示出了脱氟化氢作用时PVDF掺杂剂溶液的颜色变化。
图14小图(a)-小图(e)示出了如通过XPS检查的膜表面上的化学组成。
图15示出了HFM SP、DH4、DN2H2和DN2H2-9的横截面形态。
图16示出了膜DN2H2和DN2H2-9的外表面形态。
图17示出了双层HFM的结晶行为。
图18示出了中空纤维膜的机械性质。小图(a)示出了应变-应力曲线，并且小图(b)示出了拉伸应力和杨氏模量。
图19示出了中空纤维膜在小图(a)渗透水通量和小图(b)能源效率方面的DCMD性能。
图20小图(a)示出了进料溶液速度(Vf)对水通量的影响。小图(b)示出了渗透水速度(Vp)对水通量的影响。小图(c)示出了进料盐度对亲水-疏水双层中空纤维膜DN2H2-9的DCMD性能的影响。
图21示出了在以3.5wt％NaCl作为进料溶液的200h连续脱盐操作期间，DN2H2-9的水通量和渗透电导率。
图22示出了用于实际油田采出水的脱盐的双层HFM DN2H2-9的水通量和截留率。
图23示出了新鲜的、用过的和再生的膜DN2H2-9的ATR-FTIR光谱。
具体实施方式
中空纤维膜(HFM)是一类中空纤维形式的含有半透性屏障的人造膜。HFM可以用于水处理、脱盐、细胞培养、医学或组织工程。大多数商用HFM封装在可以用于液体和气体分离的料筒(cartridge)中。
HFM通常使用人造聚合物生产。特定HFM的生产严重依赖于所用聚合物的类型和聚合物的分子量。HFM生产，通常被称为“纺丝”，可以分为四种一般类型：1)熔融纺丝，其中热塑性聚合物熔融并通过喷丝头挤出到空气中，随后冷却；2)干法纺丝，其中将聚合物溶解在合适的溶剂中并通过喷丝头挤出到空气中；3)干喷湿纺丝，其中将聚合物溶解在合适的溶剂中并挤出到空气和随后的凝结剂中；以及4)湿法纺丝，其中聚合物被溶解并直接挤出到凝结剂中。在一些实施方案中，凝结剂是水。
喷丝头是含有针的装置，溶剂通过该针挤出，并且喷丝头进一步包括聚合物溶液通过其挤出的环面。当聚合物通过喷丝头的环面挤出时，聚合物保持中空的圆柱形。当聚合物离开喷丝头时，聚合物通过被称为相转化的过程固化成膜。可以通过改变喷丝头的尺寸、掺杂剂(聚合物)和孔(溶剂)溶液的温度和组成、空气间隙的长度(对于干喷湿纺丝)、凝结剂的温度和组成、以及由电动线轴收集产生的纤维的速度来微调膜的性质，诸如平均孔径和膜厚。聚合物和溶剂通过喷丝头的挤出可以通过气体挤出或计量泵来完成。
本文公开了单层和双层交联聚偏二氟乙烯(PVDF)HFM和生产交联PVDF HFM的方法。本公开的HFM具有大的每单位体积表面积、自机械支撑和高柔韧性。在一些实施方案中，本公开的HFM可以用于膜接触器工艺。本公开的双层HFM提供了使用两种不同聚合物溶液的柔韧性。在一些实施方案中，本公开的双层HFM包括厚的多孔亲CO2内层和薄的超疏水外层。在一些实施方案中，本文公开的双层HFM的亲CO2性和超疏水性可以通过整合亲CO2聚合物来实现。在一些实施方案中，亲CO2聚合物是具有半结晶PVDF的聚乙二醇(PEG)。
双层中空纤维膜
本文公开了具有内层和外层的中空纤维膜。在一些实施方案中，本文公开了包括纤维的组合物，其中纤维包括：a)内层，其中内层包括含氟聚合物，其中内层具有管状形状，其中内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中外层包括交联聚乙二烯，其中外层具有管状形状，其中外层进一步包括内表面，其中内层的外表面与外层的内表面接触以形成管状结构，其中在管状结构中，内层的管状形状在外层的管状形状的内部，其中内层的管状形状与外层的管状形状定向在共同的方向上，并且其中内层的内表面形成穿过纤维的管状通道。在一些实施方案中，纤维进一步包括第一端和第二端，其中第一端是入口，并且第二端是出口，其中入口被配置为允许流体流入管状通道，并且出口被配置为允许流体流出管状通道。
在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是管状形状，其中管状形状的长度大于沿着管状形状的任意点处的管状形状的横截面直径。
在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约1cm至约2m长的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约1cm至约10cm、约10cm至约20cm、约20cm至约30cm、约30cm至约40cm、约40cm至约50cm、约50cm至约60cm、约60cm至约70cm、约70cm至约80cm、约80cm至约90cm、约90cm至约1m、约1m至约1.1m、约1.1m至约1.2m、约1.2m至约1.3m、约1.3m至约1.4m、约1.4m至约1.5m、约1.5m至约1.6m、约1.6m至约1.7m、约1.7m至约1.8m、约1.8m至约1.9m或约1.9m至约2m长的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约1cm、约5cm、约10cm、约15cm、约20cm、约25cm、约30cm、约35cm、约40cm、约45cm、约50cm、约55cm、约60cm、约65cm、约70cm、约75cm、约80cm、约85cm、约90cm、约95cm、约1m、约1.1m、约1.2m、约1.3m、约1.4m、约1.5m、约1.6m、约1.7m、约1.8m、约1.9m或约2m长的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约30cm长的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约1m长的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是约1.5m长的管状形状。
在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是具有约0.5mm至约5mm的横截面直径的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是具有约0.5mm至约0.6mm、约0.6mm至约0.7mm、约0.7mm至约0.8mm、约0.8mm至约0.9mm、约0.9mm至约1mm、约1mm至约1.2mm、约1.2mm至约1.4mm、约1.4mm至约1.6mm、约1.6mm至约1.8mm、约1.8mm至约2mm、约2mm至约2.2mm、约2.2mm至约2.4mm、约2.4mm至约2.6mm、约2.6mm至约2.8mm、约2.8mm至约3mm、约3mm至约3.2mm、约3.2mm至约3.4mm、约3.4mm至约3.6mm、约3.6mm至约3.8mm、约3.8mm至约4mm、约4mm至约4.2mm、约4.2mm至约4.4mm、约4.4mm至约4.6mm、约4.6mm至约4.8mm或约4.8mm至约5mm的横截面直径的管状形状。在一些实施方案中，本公开的组合物、纤维或膜可以是具有约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm、约1mm、约1.2mm、约1.4mm、约1.6mm、约1.8mm、约2mm、约2.2mm、约2.4mm、约2.6mm、约2.8mm、约3mm、约3.2mm、约3.4mm、约3.6mm、约3.8mm、约4mm、约4.2mm、约4.4mm、约4.6mm、约4.8mm或约5mm的横截面直径的管状形状。
在一些实施方案中，内层为中空纤维膜。在一些实施方案中，内层包括含氟聚合物。在一些实施方案中，含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。在一些实施方案中，含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些实施方案中，含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。在一些实施方案中，含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。在一些实施方案中，含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
A.中空纤维膜的内层
在一些实施方案中，内层进一步包括聚乙二醇(PEG)。在一些实施方案中，PEG是PEG-4000。在一些实施方案中，PEG是PEG-6000。在一些实施方案中，PEG是PEG-8000。在一些实施方案中，内层包括约1％至约2.5％、约2.5％至约5％、约5％至约7.5％、约7.5％至约10％、约10％至约12.5％或约12.5％至约15％(wt％)的PEG。在一些实施方案中，内层包括约1％、约2.5％、约5％、约7.5％、约10％、约12.5％或约15％(wt％)的PEG。在一些实施方案中，内层包括约3％至约15％(wt％)的PEG。在一些实施方案中，内层包括约10％(wt％)的PEG。内层包括约12％(wt％)的PEG。
在一些实施方案中，内层可以具有约10μm至约500μm的平均厚度。在一些实施方案中，内层可以具有约10μm至约50μm、约50μm至约100μm、约100μm至约150μm、约150μm至约200μm、约200μm至约250μm、约250μm至约300μm、约300μm至约350μm、约350μm至约400μm、约400μm至约450μm或约450μm至约500μm的平均厚度。在一些实施方案中，内层具有约10μm、约50μm、约100μm、约150μm、约200μm、约250μm、约300μm、约350μm、约400μm、约450μm或约500μm的平均厚度。在一些实施方案中，内层具有约100μm的平均厚度。在一些实施方案中，内层具有约135μm的平均厚度。在一些实施方案中，内层具有约150μm的平均厚度。
在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm至约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm至约0.15μm、约0.15μm至约0.2μm、约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm或约0.45μm至约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm、约0.15μm、约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm或约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.2μm的中值孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.3μm的中值孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.4μm的中值孔径。
在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm至约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm至约0.15μm、约0.15μm至约0.2μm、约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm或约0.45μm至约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.1μm、约0.15μm、约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm或约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.25μm的平均孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.27μm的平均孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.3μm的平均孔径。
在一些实施方案中，内层可以具有约0.2μm至约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm、约0.45μm至约0.5μm、约0.5μm至约0.55μm或约0.55μm至约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，内层可以具有约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm、约0.5μm、约0.55μm或约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.3μm的最大孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.4μm的最大孔径。在一些实施方案中，内层具有约0.5μm的最大孔径。
在一些实施方案中，内层具有约70％至约99％的空隙空间百分比，也被称为孔隙率。在一些实施方案中，内层具有约70％至约75％、约75％至约80％、约80％至约85％、约85％至约90％、约90％至约95％或约95％至约99％的孔隙率。在一些实施方案中，内层具有约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约99％的孔隙率。在一些实施方案中，内层具有至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至少约99％的孔隙率。在一些实施方案中，内层具有约75％的孔隙率。在一些实施方案中，内层具有约80％的孔隙率。在一些实施方案中，内层具有约75％的孔隙率。
在一些实施方案中，可以确定内层的水接触角。在一些实施方案中，可以使用张力计来确定水接触角。在一些实施方案中，三次张力计测量结果的平均值可以用于确定内层的水接触角。在一些实施方案中，当内层被放置在表面上时，内层可以在表面和与内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度(即疏水性或水接触角)。在一些实施方案中，内层可以具有约0°至约5°、约5°至约10°、约10°至约15°、约15°至约20°、约20°至约25°、约25°至约30°、约30°至约35°、约35°至约40°、约40°至约45°、约45°至约50°、约50°至约55°、约55°至约60°、约60°至约65°、约65°至约70°、约70°至约75°、约75°至约80°、约80°至约85°或约85°至约90°的水接触角。在一些实施方案中，内层可以具有约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°或约90°的水接触角。在一些实施方案中，内层可以具有约40°的水接触角。在一些实施方案中，内层可以具有约45°的水接触角。在一些实施方案中，内层可以具有约47°的水接触角。
在一些实施方案中，内层的机械性质，诸如最大拉伸强度和杨氏模量，可以使用MTS Criterion Model 44TM进行测试，其中起始标距长度为约50mm并且伸长率为约50mm/min。在一些实施方案中，10次测量结果的平均值可以用于确定内层的机械性质。
在一些实施方案中，内层可以通过至少约2MPa到至少约5MPa的拉伸强度表现出物理鲁棒性。在一些实施方案中，内层可以表现出至少约2MPa到至少约2.5MPa、至少约2.5MPa到至少约3MPa、至少约3MPa到至少约3.5MPa、至少约3.5MPa到至少约4MPa、至少约4MPa到至少约4.5MPa或至少约4.5MPa到至少约5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，内层可以表现出至少约2MPa、至少约2.5MPa、至少约3MPa、至少约3.5MPa、至少约4MPa、至少约4.5MPa或至少约5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，内层可以表现出至少约2MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，内层可以表现出至少约3.5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，内层可以表现出至少约3.8MPa的拉伸强度。
在一些实施方案中，内层可以通过至少约50MPa至约90MPa的杨氏模量表现出物理鲁棒性。在一些实施方案中，内层可以具有至少约50MPa至约55MPa、至少约55MPa至约60MPa、至少约60MPa至约65MPa、至少约65MPa至约70MPa、至少约70MPa至约75MPa、至少约75MPa至约80MPa、至少约80MPa至约85MPa或至少约85MPa至约90MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，内层可以具有至少约50MPa、至少约55MPa、至少约60MPa、至少约65MPa、至少约70MPa、至少约75MPa、至少约80MPa、至少约85MPa或至少约90MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，内层可以具有至少约60MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，内层可以具有至少约70MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，内层可以具有至少约75MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，内层可以具有至少约79MPa的杨氏模量。
在一些实施方案中，内层可以具有至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，内层可以具有至少约80％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，内层可以具有至少约85％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，内层可以具有至少约90％的能量效率(热稳定性)。
B.中空纤维膜的外层
在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以包括外层。在一些实施方案中，外层可以包括交联聚乙二烯。在一些实施方案中，外层是疏水的。在一些实施方案中，聚乙二烯是PVDF。在一些实施方案中，在内层和外层之间没有分离(即，分层)。
在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约0.5μm、约0.5μm至约1μm、约1μm至约5μm、约5μm至约10μm、约10μm至约25μm、约25μm至约50μm、约50μm至约75μm、约75μm至约100μm、约100μm至约125μm、约125μm至约150μm、约150μm至约175μm或约175μm至约200μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约0.1μm、约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约25μm、约50μm、约75μm、约100μm、约125μm、约150μm、约175μm或约200μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约50μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约75μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约100μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约125μm的平均厚度。在一些实施方案中，外层具有约150μm的平均厚度。
在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约0.15μm、约0.15μm至约0.2μm、约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm或约0.45μm至约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.1μm、约0.15μm、约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm或约0.5μm的中值孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.2μm的中值孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.3μm的中值孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.4μm的中值孔径。
在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，外层可以具有约0.1μm至约0.15μm、约0.15μm至约0.2μm、约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm或约0.45μm至约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.1μm、约0.15μm、约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm或约0.5μm的平均孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.25μm的平均孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.27μm的平均孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.3μm的平均孔径。
在一些实施方案中，外层可以具有约0.2μm至约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，外层可以具有约0.2μm至约0.25μm、约0.25μm至约0.3μm、约0.3μm至约0.35μm、约0.35μm至约0.4μm、约0.4μm至约0.45μm、约0.45μm至约0.5μm、约0.5μm至约0.55μm或约0.55μm至约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，外层可以具有约0.2μm、约0.25μm、约0.3μm、约0.35μm、约0.4μm、约0.45μm、约0.5μm、约0.55μm或约0.6μm的最大孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.3μm的最大孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.4μm的最大孔径。在一些实施方案中，外层具有约0.5μm的最大孔径。
在一些实施方案中，外层具有约70％至约99％的空隙空间百分比，也被称为孔隙率。在一些实施方案中，外层具有约70％至约75％、约75％至约80％、约80％至约85％、约85％至约90％、约90％至约95％或约95％至约99％的孔隙率。在一些实施方案中，外层具有约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约99％的孔隙率。在一些实施方案中，外层具有至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至少约99％的孔隙率。在一些实施方案中，外层具有约75％的孔隙率。在一些实施方案中，外层具有约80％的孔隙率。在一些实施方案中，外层具有约75％的孔隙率。
在一些实施方案中，可以确定外层的水接触角。在一些实施方案中，可以使用张力计来确定水接触角。在一些实施方案中，三次张力计测量结果的平均值可以用于确定外层的水接触角。在一些实施方案中，当外层被放置在表面上时，外层可以在表面和与外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度(即疏水性或水接触角)。在一些实施方案中，外层可以具有约90°至约95°、约95°至约100°、约100°至约105°、约105°至约110°、约110°至约115°、约115°至约120°、约120°至约125°、约125°至约130°、约130°至约135°、约135°至约140°、约140°至约145°、约145°至约150°、约150°至约155°、约155°至约160°、约160°至约165°、约165°至约170°、约170°至约175°或约175°至约180°的水接触角。在一些实施方案中，外层可以具有约90°、约95°、约100°、约105°、约110°、约115°、约120°、约125°、约130°、约135°、约140°、约145°、约150°、约155°、约160°、约165°、约170°、约175°或约180°的水接触角。在一些实施方案中，外层可以具有约120°的水接触角。在一些实施方案中，外层可以具有约130°的水接触角。在一些实施方案中，外层可以具有约140°的水接触角。
在一些实施方案中，外层的机械性质，诸如最大拉伸强度和杨氏模量，可以使用MTS Criterion Model 44进行测试，其中起始标距长度为约50mm并且伸长率为约50mm/min。在一些实施方案中，10次测量结果的平均值可以用于确定外层的机械性质。
在一些实施方案中，外层可以通过至少约2MPa到至少约5MPa的拉伸强度表现出物理鲁棒性。在一些实施方案中，外层可以表现出至少约2MPa到至少约2.5MPa、至少约2.5MPa到至少约3MPa、至少约3MPa到至少约3.5MPa、至少约3.5MPa到至少约4MPa、至少约4MPa到至少约4.5MPa或至少约4.5MPa到至少约5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，外层可以表现出至少约2MPa、至少约2.5MPa、至少约3MPa、至少约3.5MPa、至少约4MPa、至少约4.5MPa或至少约5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，外层可以表现出至少约2MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，外层可以表现出至少约3.5MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，外层可以表现出至少约3.8MPa的拉伸强度。
在一些实施方案中，外层可以通过至少约50MPa至约90MPa的杨氏模量表现出物理鲁棒性。在一些实施方案中，外层可以具有至少约50MPa至约55MPa、至少约55MPa至约60MPa、至少约60MPa至约65MPa、至少约65MPa至约70MPa、至少约70MPa至约75MPa、至少约75MPa至约80MPa、至少约80MPa至约85MPa或至少约85MPa至约90MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，外层可以具有至少约50MPa、至少约55MPa、至少约60MPa、至少约65MPa、至少约70MPa、至少约75MPa、至少约80MPa、至少约85MPa或至少约90MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，外层可以具有至少约60MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，外层可以具有至少约70MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，外层可以具有至少约75MPa的杨氏模量。在一些实施方案中，外层可以具有至少约79MPa的杨氏模量。
在一些实施方案中，外层可以具有至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，外层可以具有至少约80％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，外层可以具有至少约85％的能量效率(热稳定性)。在一些实施方案中，外层可以具有至少约90％的能量效率(热稳定性)。
使用本公开的组合物的方法
本文公开了一种包括多根独立纤维的***，其中每根纤维独立地与共同的流体歧管流体连通，其中每根纤维独立地包括：a)内层，其中内层包括含氟聚合物，其中内层具有管状形状，其中内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中外层包括交联聚乙二烯，其中外层具有管状形状，其中外层进一步包括内表面，其中内层的外表面与外层的内表面接触以形成管状结构，其中在管状结构中，内层的管状形状在外层的管状形状的内部，其中内层的管状形状与外层的管状形状定向在共同的方向上，并且其中内层的内表面形成穿过纤维的管状通道，其中每根纤维独立地被配置为当流体样品从共同的流体歧管穿过纤维时从流体样品中去除杂质。
本文还公开了一种方法，其包括使流体样品与纤维接触，其中纤维包括：a)内层，其中内层包括含氟聚合物，其中内层具有管状形状，其中内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中外层包括交联聚乙二烯，其中外层具有管状形状，其中外层进一步包括内表面，其中内层的外表面与外层的内表面接触以形成管状结构，其中在管状结构中，内层的管状形状在外层的管状形状的内部，其中内层的管状形状与外层的管状形状定向在共同的方向上，并且其中内层的内表面形成穿过纤维的管状通道。在一些实施方案中，该接触从流体样品中去除杂质。
在一些实施方案中，本公开的方法可以从样品中去除至少约85％的杂质。在一些实施方案中，本公开的方法可以从样品中去除至少约85％、至少约90％、至少约91％、至少约92％、至少约93％、至少约94％、至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％或至少约99.5％的杂质。
A.CO2捕获
从大气中捕获二氧化碳(CO2)，也被称为直接空气捕获(DAC)，是一种可以用于通过从大气中去除大量CO2排放来减缓气候变化的技术。DAC可以捕获来自各种来源的排放物，诸如来自废气净化的残余排放物和来自化石燃料运载工具的排放物。本文公开了使用具有液体或固体吸附剂的DAC***从气体样品中捕获CO2的方法，所述液体或固体吸附剂可以选择性地结合CO2分子。
在一些实施方案中，用于从气体样品中捕获CO2的本公开的组合物、纤维或膜可以是Janus HFM(J-HFM)TM。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括两层。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括亲CO2层。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括疏水层。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括超疏水层。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括亲水性PVDF/PEG层。在一些实施方案中，本公开的J-HFM可以包括疏水性PVDF/Si-R层。
在CO2捕获过程期间，来自大气的空气可以沿双层纤维的亲CO2内层流动，并且液体CO2选择性溶剂可以循环通过双层纤维的疏水外层。厚的、多孔的亲CO2内层可以：1)通过增强的CO2溶解度和扩散率来提高CO2的传输速率；2)通过高机械稳定性降低超疏水膜的所需厚度；以及3)降低超疏水层中的CO2传质阻力，并且实现CO2捕获率的阶跃变化改善。在一些实施方案中，超疏水外层可以减少或消除气体样品中的污染物与溶剂之间的直接接触。在一些实施方案中，减少或消除气体样品中的污染物与溶剂之间的直接接触可以通过减少孔润湿来改善纤维的长期稳定性。在一些实施方案中，气体样品与亲CO2溶剂之间减小的传递距离可以减小孔中的CO2-液体传质阻力和基质中的CO2-膜传质阻力。在一些实施方案中，可以通过减小纤维的内层或外层的厚度来最小化纤维阻力。在一些实施方案中，可以通过增加表面孔隙率来最小化纤维阻力。
在一些实施方案中，流体样品是大气样品。在一些实施方案中，杂质是二氧化碳。在一些实施方案中，接触包括使大气样品流过管状通道。在一些实施方案中，该方法可以进一步包括使溶剂流过外层。在一些实施方案中，溶剂是亲CO2溶剂。在一些实施方案中，亲CO2溶剂从大气样品中吸收CO2。在一些实施方案中，亲CO2溶剂是基于大豆的溶剂。在一些实施方案中，基于大豆的(SBB)溶剂可以具有低吸收焓和接近零的蒸气压(<1.27×10-9巴)。在一些实施方案中，基于大豆的溶剂包括至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17或至少18个氨基酸或其盐。在一些实施方案中，基于大豆的溶剂包括至少15个氨基酸或其盐。在一些实施方案中，基于大豆的溶剂包括至少16个氨基酸或其盐。在一些实施方案中，基于大豆的溶剂包括至少17个氨基酸或其盐。在一些实施方案中，基于大豆的溶剂包括至少18个氨基酸或其盐。
在一些实施方案中，本公开的方法可以进一步包括通过从亲CO2溶剂中释放CO2来再生亲CO2溶剂。在一些实施方案中，再生包括用适于从亲CO2溶剂中排出CO2的热量处理亲CO2溶剂。在一些实施方案中，再生包括用适于从亲CO2溶剂中排出CO2的压力量处理亲CO2溶剂。
在一些实施方案中，热量为约80℃至约150℃。在一些实施方案中，热量为约80℃至约90℃、约90℃至约100℃、约100℃至约110℃、约110℃至约120℃、约120℃至约130℃、约130℃至约140℃或约140℃至约150℃。在一些实施方案中，热量为约80℃、约90℃、约100℃、约110℃、约120℃、约130℃、约140℃或约150℃。在一些实施方案中，热量为约80℃。在一些实施方案中，热量为约100℃。在一些实施方案中，热量为约120℃。
在一些实施方案中，压力量为约1kPa至约10kPa。在一些实施方案中，压力量为约1kPa至约2kPa、约2kPa至约3kPa、约3kPa至约4kPa、约4kPa至约5kPa、约5kPa至约6kPa、约6kPa至约7kPa、约7kPa至约8kPa、约8kPa至约9kPa或约9kPa至约10kPa。在一些实施方案中，压力量为约1kPa、约2kPa、约3kPa、约4kPa、约5kPa、约6kPa、约7kPa、约8kPa、约9kPa、约10kPa。在一些实施方案中，压力量为约2kPa。在一些实施方案中，压力量为约5kPa。
在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/N2选择性为至少约500:1、至少约600:1、至少约700:1、至少约800:1、至少约900:1、至少约1,000:1、至少约1,100:1、至少约1,200:1、至少约1,300:1、至少约1,400:1或至少约1,500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/N2选择性为至少约500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/N2选择性为约500:1、约600:1、约700:1、约800:1、约900:1、约1,000:1、约1,100:1、约1,200:1、约1,300:1、约1,400:1或约1,500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/N2选择性为约500:1。
在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/O2选择性为至少约500:1、至少约600:1、至少约700:1、至少约800:1、至少约900:1、至少约1,000:1、至少约1,100:1、至少约1,200:1、至少约1,300:1、至少约1,400:1或至少约1,500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/O2选择性为至少约500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/O2选择性为约500:1、约600:1、约700:1、约800:1、约900:1、约1,000:1、约1,100:1、约1,200:1、约1,300:1、约1,400:1或约1,500:1。在一些实施方案中，膜接触器工艺的CO2/O2选择性为约500:1。
在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至少约99％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现至少约90％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现至少约95％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现至少约99％的CO2去除。
在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现约80％、约85％、约90％、约95％或约99％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现约90％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现约95％的CO2去除。在一些实施方案中，本公开的膜接触器工艺可以实现约99％的CO2去除。
B.脱盐
直接接触膜蒸馏(DCMD)是一种热驱动的分离过程，其使用多孔疏水膜作为屏障，以避免废物流和回收的水之间的接触。DCMD可以利用低品位热能，诸如地热资源、太阳能、废热流和地下热量。DCMD过程基于气/液平衡原理；因此，盐截留率(salt rejection)可以接近100％，并且可以用于高盐度的水。横跨膜的温差是DCMD的驱动力，并且在一些实施方案中，只有水蒸气传输通过膜的孔。DCMD对进料溶液的盐度不敏感，并且当对高盐度废水(例如，油田采出水或来自反渗透(RO)的浓缩产物)进行脱盐时，显示出对膜污染的高耐受性。
疏水膜的形态架构在DCMD的渗透通量增强中可以发挥重要作用，其涉及耦合的蒸气和热量传输。对于用于DCMD的膜，高蒸气传输速率和低传导热传递速率有时是优选的。在一些实施方案中，高度多孔且薄的膜与高传质系数相关联。在一些实施方案中，厚膜可以用于提高热效率和机械鲁棒性。在一些实施方案中，亲水-疏水双层膜可以用于增强渗透水通量，同时保持膜的低传导热损失和高机械强度。在一些实施方案中，厚的亲水层可以用于减小疏水膜的厚度，这可以缩短DCMD中的蒸气传输距离并增强渗透水通量。在一些实施方案中，厚的亲水层可以有助于保持机械稳定性，并最小化DCMD中的传导热降低和温度极化。
膜润湿是由来自进料溶液的有机物和无机垢的污染以及DCMD中不适当的操作参数引起的。不适当的参数会导致膜选择性的显著损失以及甚至导致水通量降低。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以包括抗润湿膜。在一些实施方案中，掺杂剂混合物可以包括至少一种添加剂以改善抗润湿性质。
在一些实施方案中，本公开的***或纤维可以用于去除杂质。在一些实施方案中，杂质是盐。在一些实施方案中，杂质是矿物质。在一些实施方案中，杂质是NaCl。在一些实施方案中，流体样品是水样品。在一些实施方案中，水样品从地下水地层获得。在一些实施方案中，水样品是采出水。
在一些实施方案中，流体样品具有至少约20,000mg/L、至少约25,000mg/L、至少约30,000mg/L、至少约35,000mg/L、至少约40,000mg/L、至少约45,000mg/L、至少约50,000mg/L、至少约55,000mg/L、至少约60,000mg/L、至少约65,000mg/L、至少约70,000mg/L、至少约75,000mg/L、至少约80,000mg/L、至少约85,000mg/L、至少约90,000mg/L、至少约100,000mg/L、至少约120,000mg/L、至少约140,000mg/L、至少约160,000mg/L、至少约180,000mg/L、至少约200,000mg/L、至少约220,000mg/L、至少约240,000mg/L、至少约260,000mg/L、至少约280,000mg/L或至少约300,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约35,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约50,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约100,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约150,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约200,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，流体样品具有至少约250,000mg/L的盐度。
在一些实施方案中，本公开的方法和组合物可以具有至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％、至少约99.5％或至少约99.9％的盐截留率。在一些实施方案中，本公开的方法和组合物可以具有约80％、约85％、约90％、约95％、约96％、约97％、约98％、约99％、约99.5％或约99.9％的盐截留率。在一些实施方案中，本公开的方法和组合物可以具有约90％的盐截留率。在一些实施方案中，本公开的方法和组合物可以具有约95％的盐截留率。在一些实施方案中，本公开的方法和组合物可以具有约99％的盐截留率。
在一些实施方案中，接触包括使流体样品流过纤维的外层。在一些实施方案中，流体样品流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约0.5m/s至约5m/s的线速度流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约0.5m/s至约1m/s、约1m/s至约1.5m/s、约1.5m/s至约2m/s、约2m/s至约2.5m/s、约2.5m/s至约3m/s、约3m/s至约3.5m/s、约3.5m/s至约4m/s、约4m/s至约4.5m/s或约4.5m/s至约5m/s的线速度流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约0.5m/s、约1m/s、约1.5m/s、约2m/s、约2.5m/s、约3m/s、约3.5m/s、约4m/s、约4.5m/s或约5m/s的线速度流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约1.5m/s的线速度流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约2m/s的线速度流过膜的外层。在一些实施方案中，流体样品以约2.5m/s的线速度流过膜的外层。
在一些实施方案中，本公开的方法可以进一步包括使新鲜的水流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水是去离子水。在一些实施方案中，新鲜的水是河水。在一些实施方案中，新鲜的水是自来水。在一些实施方案中，新鲜的水具有约500mg/L至约10,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，新鲜的水具有约500mg/L至约1,000mg/L、约1,000mg/L至约1,500mg/L、约1,500mg/L至约2,000mg/L、约2,000mg/L至约2,500mg/L、约2,500mg/L至约3,000mg/L、约3,000mg/L至约3,500mg/L、约3,500mg/L至约4,000mg/L、约4,000mg/L至约4,500mg/L、约4,500mg/L至约5,000mg/L、约5,000mg/L至约5,500mg/L、约5,500mg/L至约6,000mg/L、约6,000mg/L至约6,500mg/L、约6,500mg/L至约7,000mg/L、约7,000mg/L至约7,500mg/L、约7,500mg/L至约8,000mg/L、约8,000mg/L至约8,500mg/L、约8,500mg/L至约9,000mg/L、约9,000mg/L至约9,500mg/L或约9,500mg/L至约10,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，新鲜的水具有约500mg/L、约1,000mg/L、约1,500mg/L、约2,000mg/L、约2,500mg/L、约3,000mg/L、约3,500mg/L、约4,000mg/L、约4,500mg/L、约5,000mg/L、约5,500mg/L、约6,000mg/L、约6,500mg/L、约7,000mg/L、约7,500mg/L、约8,000mg/L、约8,500mg/L、约9,000mg/L、约9,500mg/L或约10,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，新鲜的水具有约500mg/L的盐度。在一些实施方案中，新鲜的水具有约5,000mg/L的盐度。在一些实施方案中，新鲜的水具有约10,000mg/L的盐度。
在一些实施方案中，新鲜的水流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约0.2m/s至约5m/s的线速度流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约0.2m/s至约0.5m/s、约0.5m/s至约1m/s、约1m/s至约1.5m/s、约1.5m/s至约2m/s、约2m/s至约2.5m/s、约2.5m/s至约3m/s、约3m/s至约3.5m/s、约3.5m/s至约4m/s、约4m/s至约4.5m/s或约4.5m/s至约5m/s的线速度流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约0.2m/s、约0.5m/s、约1m/s、约1.5m/s、约2m/s、约2.5m/s、约3m/s、约3.5m/s、约4m/s、约4.5m/s、约5m/s的线速度流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约1m/s的线速度流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约2m/s的线速度流过管状通道。在一些实施方案中，新鲜的水以约3m/s的线速度流过管状通道。
在一些实施方案中，本公开的方法可以进一步包括：a)使流体样品流过膜的外层；和b)使新鲜的水流过管状通道。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有至少约10℃到至少约80℃的差异。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有至少约10℃到至少约15℃、至少约15℃到至少约20℃、至少约20℃到至少约25℃、至少约25℃到至少约30℃、至少约30℃到至少约35℃、至少约35℃到至少约40℃、至少约40℃到至少约45℃、至少约45℃到至少约50℃、至少约50℃到至少约55℃、至少约55℃到至少约60℃、至少约60℃到至少约65℃、至少约65℃到至少约70℃、至少约70℃到至少约75℃或至少约75℃到至少约80℃的差异。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有至少约10℃、至少约15℃、至少约20℃、至少约25℃、至少约30℃、至少约35℃、至少约40℃、至少约45℃、至少约50℃、至少约55℃、至少约60℃、至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃或至少约80℃的差异。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有约20℃的差异。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有约50℃的差异。在一些实施方案中，流体样品具有流体样品温度，新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中流体样品温度和新鲜的水温度具有约70℃的差异。
在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收水。在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约90％的水。在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收至少约70％的水。在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收至少约75％的水。在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收至少约80％的水。在一些实施方案中，本公开的方法可以从水样品中回收至少约85％的水。
制造本公开的膜的方法
本公开的双层纤维或膜可以使用单步非溶剂诱导相转化(NIPS)方法制备。聚合物掺杂剂溶液可以通过将特定的聚合物材料溶解在合适的溶剂中以形成均匀的掺杂剂溶液来制备。然后可以通过三孔喷丝头共挤出掺杂剂溶液，随后浸入非溶剂浴中以诱导聚合物沉淀。在一些实施方案中，非溶剂浴是水浴。在一些实施方案中，使用共挤出纺丝技术制备本公开的纤维或膜。
本文公开了一种制造纤维的方法，该方法包括共挤出第一掺杂剂混合物和第二掺杂剂混合物，其中：a)第一掺杂剂混合物包括第一含氟聚合物、聚乙二醇(PEG)和溶剂；并且b)第二掺杂剂混合物包括第二含氟聚合物和交联剂，其中纤维包括i)内层，其中内层包括含氟聚合物，其中内层具有管状形状，其中内层进一步包括内表面和外表面；和ii)外层，其中外层包括交联聚乙二烯，其中外层具有管状形状，其中外层进一步包括内表面，其中内层的外表面与外层的内表面接触以形成管状结构，其中在管状结构中，内层的管状形状在外层的管状形状的内部，其中内层的管状形状与外层的管状形状定向在共同的方向上，并且其中内层的内表面形成穿过纤维的管状通道。
本文进一步公开了一种制造的制品，其包括共挤出第一掺杂剂混合物和第二掺杂剂混合物，其中：a)第一掺杂剂混合物包括第一含氟聚合物、聚乙二醇(PEG)和溶剂；并且b)第二掺杂剂混合物包括第二含氟聚合物和交联剂，其中纤维包括i)内层，其中内层包括含氟聚合物，其中内层具有管状形状，其中内层进一步包括内表面和外表面；和ii)外层，其中外层包括交联聚乙二烯，其中外层具有管状形状，其中外层进一步包括内表面，其中内层的外表面与外层的内表面接触以形成管状结构，其中在管状结构中，内层的管状形状在外层的管状形状的内部，其中内层的管状形状与外层的管状形状定向在共同的方向上，并且其中内层的内表面形成穿过纤维的管状通道。
在一些实施方案中，第二掺杂剂混合物包括第二含氟聚合物和交联剂。在一些实施方案中，第二掺杂剂混合物进一步包括第二溶剂。在一些实施方案中，第二掺杂剂混合物进一步包括水。在一些实施方案中，第二掺杂剂溶液基本上由第二含氟聚合物、交联剂、第二溶剂和水组成。
在一些实施方案中，第一含氟聚合物为热塑性含氟聚合物。在一些实施方案中，第一含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些实施方案中，第一含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。在一些实施方案中，第一含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。在一些实施方案中，第一含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约5％至约15％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约5％至约6％、约6％至约7％、约7％至约8％、约8％至约9％、约9％至约10％、约10％至约11％、约11％至约12％、约12％至约13％、约13％至约14％或约14％至约15％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约5％、约5.5％、约6％、约6.5％、约7％、约7.5％、约8％、约8.5％、约9％、约9.5％、约10％、约10.5％、约11％、约11.5％、约12％、约12.5％、约13％、约13.5％、约14％、约14.5％或约15％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约10％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约12％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第一含氟聚合物以约14％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，PEG是PEG-4000。在一些实施方案中，PEG是PEG-6000。在一些实施方案中，PEG是PEG-8000。在一些实施方案中，PEG以约3％至约12％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，PEG以约3％至约4％、约4％至约5％、约5％至约6％、约6％至约7％、约7％至约8％、约8％至约9％、约9％至约10％、约10％至约11％或约11％至约12％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，PEG以约3％、约3.5％、约4％、约4.5％、约5％、约5.5％、约6％、约6.5％、约7％、约7.5％、约8％、约8.5％、约9％、约9.5％、约10％、约10.5％、约11％、约11.5％或约12％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物。在一些实施方案中，PEG以约4％的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，PEG以约6％的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，PEG以约8％的量存在于第一掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，溶剂是有机溶剂。在一些实施方案中，溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。在一些实施方案中，溶剂是二甲基甲酰胺(DMF)。在一些实施方案中，溶剂是二甲基乙酰胺(DMAC)。
在一些实施方案中，溶剂以约75％至约95％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约75％至约80％、约80％至约85％、约85％至约90％或约90％至约95％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约75％、约80％、约85％、约90％或约95％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约80％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约85％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约90％(wt％)的量存在于第一掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，第二含氟聚合物是热塑性聚合物。在一些实施方案中，第二含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些实施方案中，第二含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。在一些实施方案中，第二含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。在一些实施方案中，第二含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约5％至约15％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约5％至约6％、约6％至约7％、约7％至约8％、约8％至约9％、约9％至约10％、约10％至约11％、约11％至约12％、约12％至约13％、约13％至约14％或约14％至约15％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约5％、约5.5％、约6％、约6.5％、约7％、约7.5％、约8％、约8.5％、约9％、约9.5％、约10％、约10.5％、约11％、约11.5％、约12％、约12.5％、约13％、约13.5％、约14％、约14.5％或约15％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约10％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约12％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，第二含氟聚合物以约14％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，水以约0.5％至约10％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，水以约0.5％至约1％、约1％至约2％、约2％至约3％、约3％至约4％、约4％至约5％、约5％至约6％、约6％至约7％、约7％至约8％、约8％至约9％或约9％至约10％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，水以约0.5％、约1％、约1.5％、约2％、约2.5％、约3％、约3.5％、约4％、约4.5％、约5％、约5.5％、约6％、约6.5％、约7％、约7.5％、约8％、约8.5％、约9％、约9.5％或约10％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，水以约1.5％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，水以约2％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，水以约2.5％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，第二溶剂是有机溶剂。在一些实施方案中，第二溶剂是NMP。在一些实施方案中，第二溶剂是二甲基甲酰胺(DMF)。在一些实施方案中，第二溶剂是二甲基乙酰胺(DMAC)。
在一些实施方案中，第二溶剂以约75％至约90％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约75％至约80％、约80％至约85％或约85％至约90％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约75％、约80％、约85％或约90％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约80％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约85％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。在一些实施方案中，溶剂以约90％(wt％)的量存在于第二掺杂剂混合物中。
在一些实施方案中，第一掺杂剂混合物和第二掺杂剂混合物被共挤出到外部凝结剂中。在一些实施方案中，外部凝结剂是水。
在相转化过程期间，均匀的掺杂剂混合物被分离成两相：富聚合物相，以形成膜基质；和贫聚合物相，其在从聚合物掺杂剂溶液中除去后形成膜孔。为了避免内部多孔支撑层和外部选择性层之间的分层，可以调整纺丝参数。在一些实施方案中，经调整的纺丝参数是掺杂剂混合物组成。在一些实施方案中，经调整的纺丝参数是钻孔流体组成。在一些实施方案中，经调整的纺丝参数是外层掺杂剂溶液流速与内层掺杂剂溶液流速的比率。
在一些实施方案中，可以用等量的交联剂和混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约1％的交联剂和约1％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约2％的交联剂和约2％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约3％的交联剂和约3％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约4％的交联剂和约4％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约5％的交联剂和约5％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约2％的铵和约2％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约3％的铵和约3％的水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。
在一些实施方案中，可以用不同量的交联剂和混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以以约1:2、约1:3、约1:4或约1:5的交联剂与混合的添加剂的比率来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约1份铵对约2份水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约1份铵对约3份水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以以约2:1、约3:1、约4:1或约5:1的交联剂与混合的添加剂的比率来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约2份铵对约1份水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。在一些实施方案中，可以使用约3份铵对约1份水作为混合的添加剂来配制掺杂剂混合物。
在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以使用暴露于空气中的掺杂剂混合物来制造。这种暴露允许在开始纺丝工艺之前进行初始PVDF结晶。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以使用暴露于空气超过约1天、超过约2天、超过约3天、超过约4天、超过约5天、超过约6天、超过约7天、超过约8天、超过约9天、超过约10天、超过约11天、超过约12天、超过约13天或超过约14天的掺杂剂混合物来制造。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以使用暴露于空气持续约1天、约2天、约3天、约4天、约5天、约6天、约7天、约8天、约9天、约10天、约11天、约12天、约13天或约14天的掺杂剂混合物来制造。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以表现出低热导率、最佳膜厚、最佳孔径、窄孔径分布、高孔隙率、疏水性、孔互连度、良好的耐化学性、热稳定性或物理鲁棒性。
在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以具有在操作纤维或膜的至少100小时、至少150小时、至少200小时、至少250小时、至少300小时、至少350小时、至少400小时、至少450小时或至少400小时内保持高的污染耐受性。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以具有在操作纤维或膜的至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少6个月、至少7个月、至少8个月、至少9个月、至少10个月、至少11个月或至少12个月内保持高的污染耐受性。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜具有在操作纤维或膜的至少1年、至少2年、至少3年、至少4年、至少5年、至少6年、至少7年、至少8年、至少9年或至少10年内保持高的污染耐受性。
在一些实施方案中，本公开的纤维或膜可以具有在操作纤维或膜的约100小时、约150小时、约200小时、约250小时、约300小时、约350小时、约400小时、约450小时或约500小时内保持高的污染耐受性。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜具有在操作纤维或膜的约1个月、约2个月、约3个月、约4个月、约5个月、约6个月、约7个月、约8个月、约9个月、约10个月、约11个月或约12个月内保持高的污染耐受性。在一些实施方案中，本公开的纤维或膜具有在操作纤维或膜的约1年、约2年、约3年、约4年、约5年、约6年、约7年、约8年、约9年或约10年内保持高的污染耐受性。
实施例
实施例1：中空纤维膜的制备
制备并表征PVDF HFM。该膜具有135μm的膜厚、0.27μm的平均孔径、0.40μm的最大孔径、高孔隙率(80.6％)、疏水性(水接触角，133.9°)、90％的能量效率、3.87M的拉伸强度和78.99M的杨氏模量。该膜还显示出高度的孔互连性，如图1所示。
实施例2：测量中空纤维膜的脱盐性能和抗润湿行为的方法
用于测量HFM的脱盐性能和抗润湿行为的设备示意性地在图2中示出。在DCMD工艺中，制备100g/L的NaCl进料溶液，并且去离子水(DI水)用于渗透侧。进料溶液和DI水的温度分别为60±0.1℃和20±0.1℃。进料溶液以2.0m/s的线速度循环通过中空纤维膜的壳侧。DI水以1.0m/s的线速度流过内腔侧。进料溶液和渗透水的入口和出口温度都使用四个温度传感器记录。用配备有数据采集***的数字秤测量渗透水的重量。渗透水的电子电导率由TDS/电导率仪监测。
脱盐性能根据通过标尺记录的渗透水通量和通过渗透水的电导率监控的盐截留率来测量。水通量和盐截留率的降低被认为是膜润湿/污染的发生。表1比较了PVDF膜的性能。
表1
Figure BDA0004116842990000291
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Figure BDA0004116842990000301
实施例3：中空纤维膜的原型模型
图3示出了PVDF DCMD HFM的示意图。膜包括薄的交联超疏水PVDF/铵/水外层和厚的高多孔的PVDF/PEG内层。
实施例4：用于疏水性HFM的PVDF/Si-R掺杂剂溶液
制备了单层超疏水PVDF/Si-R杂化HFM。PVDF/Si-R HFM的直径为约600μm。与纯PVDF HFM相比，PVDF/Si-R中空纤维膜的水接触角从82℃增加到141℃。该增加表明PVDF/Si-R HFM的疏水性显著提高。使用环氧灌封技术制备PVDF/Si-R HFM束，直径2英寸×长度36英寸。
图4的小图A示出了PVDF/Si-R HFM。小图B示出了PVDF/Si-R HFM束。小图C和小图D示出了PVDF/Si-R HFM的横截面SEM图像。图E示出了示例性的商业堆叠。
实施例5：聚醚砜和PVDF/Si-R双层HFM
还制造了聚醚砜(PES)和PVDF/Si-R双层HFM。PES/PVDF/Si-R双层HFM由厚的多孔PES内层和薄的PVDF/Si-R外层组成。在两个层之间没有观察到分层。图5示出了PES/PVDF/Si-R双层HFM的横截面形态。
实施例6：用于HFM的亲CO2内层的PVDF-g-POEM掺杂剂溶液。
用于亲CO2内层的膜材料通过将PVDF与亲CO2聚合物PEG共混来制备。PEG的环氧乙烷(EO)单元是极性的，并且诱导对CO2的偶极-四极相互作用。相互作用导致高的CO2溶解度和扩散率。PEG的存在增强了厚PVDF/PEG内层中的CO2渗透性。增强的渗透性降低了膜接触器工艺中的CO2传质阻力。在共挤出工艺期间，PVDF/PEG内层和PVDF/Si-R外层之间的相容性被改善，并且有利于形成无分层的PVDF/PEG和PVDF/Si-R双层HFM。
实施例7：用于膜接触器工艺中CO2捕获的基于大豆的溶剂的配方
在膜接触器工艺中，稳定的、环境友好且可持续的基于大豆的(SBB)溶剂用作CO2吸收剂。SBB溶剂是从大豆种子中提取的。通过将大豆种子与强碱诸如氢氧化钾或氢氧化钠反应，将大豆种子的高蛋白含量转化为各种氨基酸盐。
在PVDF/Si-R HFM接触器工艺中，SBB溶剂表现出与常规胺(MEA)相当的CO2吸收效率和CO2吸收速率。在不同的初始CO2负载量下研究SBB溶剂的再生行为，以测量CO2解吸效率和CO2解吸速率。图6的小图A示出在低的CO2负载量下，SBB溶剂的CO2解吸效率比MEA溶剂的CO2解吸效率高4倍。在高的CO2负载量下，CO2解吸效率比MEA溶剂的CO2解吸效率高12％。图6的小图B示出了SBB溶剂的CO2解吸速率。SBB溶剂的CO2解吸速率比MEA溶剂的CO2解吸速率快几乎50％。SBB溶剂消耗的再生能量比MEA溶剂消耗的再生能量低35％。
表2示出了SBB溶剂的状态点数据。蒸气压小于1.27×10-9巴，并且平衡CO2负载量为0.232gmol CO2/kg SBB溶剂。由于SBB溶剂的主要活性组分是氨基酸盐，所以SBB溶剂被认为比MEA溶剂表现出增强的与聚合物膜的相容性、改善的氧气抗性和增加的CO2吸收能力。
表2
Figure BDA0004116842990000321
实施例8：用于直接大气CO2捕获的中空纤维膜
通过整合亲CO2和超疏水双层J-HFM与环境友好的SBB溶剂，开发了用于直接大气CO2捕获的膜接触器工艺。J-HFM由具有PEG的厚且多孔的亲CO2聚合物制成，具有半结晶PVDF内层和包括二氧化硅纳米颗粒(Si-R NP)的薄的超疏水PVDF-二氧化硅(Si-R)外层。亲CO2的PVDF/PEG内层加速CO2转移速率并且改善CO2捕获效率。超疏水PVDF/Si-R外层也改善膜接触器工艺的长期稳定性。
针对膜接触器工艺开发了含有18种氨基酸盐并吸收CO2的SBB溶剂。SBB溶剂增强了CO2捕获性能，如通过CO2解吸速率的增加和降低的溶剂再生能耗所测量的。在基于J-HFM的膜接触器工艺期间，来自大气的空气流过J-HFM的亲CO2侧，而SBB溶剂在J-HFM的超疏水侧上循环。
在不同的操作条件(诸如相对湿度、流速、污染物组成、操作温度和操作压力)下，使用大气空气来评估基于J-HFM的膜接触器工艺的CO2捕获性能。研究了膜接触器工艺中SBB溶剂的再生行为。通过测量CO2捕获效率、速率、容量、J-HFM和SBB溶剂的长期稳定性以及SBB溶剂再生的能耗，来评估基于J-HFM的膜接触器工艺的长期稳定性。评估环境、安全和技术经济分析。
图7示出了使用SBB溶剂作为CO2吸收剂的双层J-HFM和J-HFM接触器工艺。
实施例9：用于DCMD的PVDF HFM
材料：
Figure BDA0004116842990000331
HSV 900粉末用于膜制备。N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，>99％)用于PVDF掺杂剂溶液和钻孔流体的制备。购买并且使用氨(28％)、PEG-6000(>99.5％)、氯化钠(NaCl)和异丙醇(IPA)而无需纯化。纯煤油用于膜孔隙率的测量。生产的实际水样品采集自位于新墨西哥州东南部的二叠纪盆地(Permian Basin)。
为DCMD制造了交联的基于PVDF的亲水-疏水双层HFM。配制PVDF/氨/水掺杂剂溶液，其中纺丝工艺延迟9天，以用于形成机械鲁棒且疏水的交联PVDF外层。引入聚乙二醇6000(PEG-6000)以产生厚的亲水性PVDF/PEG-6000内层。研究了氨/水含量和纺丝工艺延迟的使用对膜形态的影响。使用模拟的海水和实际油田采出水作为进料溶液，研究了DCMD性能。
在纺丝工艺延迟的时间段期间，氨/水混合物的并入允许在掺杂剂溶液中缓慢的PVDF结晶。获得的膜(DN2H2-9)在交联的PVDF外层和PVDF/PEG-6000内层的表面上分别显示出133.6°和47.1°的接触角。该膜(DN2H2-9)显示出97.6kg·m-2·h-1的优异渗透水通量和92.8％的能量效率以使3.5％的NaCl溶液脱盐。来自200小时连续DCMD操作的结果显示出稳定的渗透水通量和超过99.9％的盐截留率，这归因于1.95巴的相对高的液体进入压力(LEP)和同时增强的膜机械强度。该膜(DN2H2-9)还在具有高的总溶解固体(TDS)的实际油田采出水的脱盐中表现出有前途的DCMD性能，包括在72小时的操作中几乎100％的渗透水回收率和超过99.9％的盐截留率。
实施例10：掺杂剂溶液制备和表征
掺杂剂溶液的制备和表征以及中空纤维膜纺丝：在掺杂剂溶液制备之前，PVDF和PEG-6000粉末分别在80℃和60℃下干燥24小时。在室温下，在剧烈的机械混合下，将干燥的聚合物树脂溶解在NMP中持续24小时。所有掺杂剂溶液的PVDF浓度为12wt％。然后在冰浴中将氨和水的混合物加入到掺杂剂溶液中，以避免热诱导的氨挥发和脱氟化氢作用的过度反应。原始的12wt％PVDF/NMP掺杂剂溶液被记为D-P。具有铵和水的混合物的五种不同的掺杂剂溶液被命名为D-H4(PVDF/H2O/NMP＝12/4/84)、D-N1H3(PVDF/NH4OH/H2O/NMP＝12/1/3/84)、D-N2H2(PVDF/NH4OH/H2O/NMP＝12/2/2/84)、D-N3H1(PVDF/NH4OH/H2O/NMP＝12/3/1/84)和D-N4(PVDF/NH4OH/NMP＝12/4/84)。在所有掺杂剂溶液中，添加剂的量被固定在4wt％。
将掺杂剂溶液DN2H2保持9天以允许纺丝工艺延迟，然后标记为D-N2H2-9。用于内层形成的掺杂剂溶液是D-PEG-6000(PVDF/PEG-6000/NMP＝12/6/82)。制备的掺杂剂溶液在真空烘箱中脱气12小时，然后用于进一步的掺杂剂表征和膜纺丝。
在室温下通过杯式和摆锤式粘度计表征掺杂剂粘度，并且剪切速率为7.3s-1。使用差示扫描量热法来分析掺杂剂溶液的结晶性质。在DSC测量中，使用约10mg的掺杂剂，并且在0至100℃的温度下以5℃/min的加热速率进行测试。
掺杂剂溶液性质：用不同添加剂制备的12wt％PVDF掺杂剂溶液的流变性质在图8中示出。与原始PVDF掺杂剂溶液相比，对于所有具有添加剂的掺杂剂溶液，粘度均有所增加。对于掺杂剂溶液D-H4、D-PEG-6000和D-N1H3，粘度与掺杂剂溶液D-P相比略有增加，并且增加遵循D-N1H3>D-PEG-6000>D-H4>D-P的顺序。掺杂剂溶液的粘度随着铵和水的量的增加而增加，并且掺杂剂溶液D-N4达到高达42,502.6mPa·s，其比原始掺杂剂溶液D-P高约2.5倍。在纺丝工艺延迟9天后，掺杂剂溶液D-N2H2的粘度从26,362.3mPa·s增加到37,321.3mPa·s。
掺杂剂溶液D-N2H2-9的粘度高于D-N2H2的粘度表明缓慢的PVDF结晶。图9在DSC加热曲线上示出了来自掺杂剂溶液D-N2H2-9的吸热峰，并且熔融峰在52.3℃。掺杂剂溶液D-N2H2示出了弱得多的峰，这表明在9天的纺丝工艺延迟期间促进了结晶。在9天的纺丝工艺延迟期间，结晶缓慢发生，并且粘度逐渐增加。
实施例11：膜制备
平板膜制备：在制造HFM之前，研究了铵和水的量对交联的PVDF膜的疏水性的影响。首先用BYK-Gardner膜流延刀将掺杂剂溶液铺在干净的玻璃板上，并且将厚度设定为250μm。然后，将玻璃板放置在具有不同组成的凝结剂浴的瓶子上。具体而言，将基于PVDF/PEG-6000掺杂剂溶液的膜浸泡在含有70％的NMP和30％的水的凝结剂浴中持续3天。该浴模拟用于制造中空纤维膜的钻孔流体。将基于PVDF/铵/水掺杂剂溶液的膜浸入到仅含有自来水的凝结剂浴中。在冷冻干燥机中冷冻干燥12小时后获得平板膜。
HFM制造：将制备的钻孔流体和掺杂剂溶液转移到三个活塞泵中，并通过三孔喷丝头挤出，用于双层中空纤维膜的制备。用于膜制造的掺杂剂组成和纺丝参数被制成表格。没有纺丝工艺延迟的纺丝双层中空纤维膜被表示为DH4和DN2H2，并且具有9天的纺丝工艺设计的膜为DN2H2-9。只有用于外层形成的掺杂剂溶液PVDF/铵/水被保留用于纺丝工艺延迟，并且直接使用具有PEG-6000的内层掺杂剂溶液。为了比较，制造了单层、未用过的PVDF中空纤维膜，并且被命名为SP。将纺丝的纤维浸入到自来水中持续3天，并在冷冻干燥机中干燥12小时。表3示出了HFM的纺丝参数。
表3
Figure BDA0004116842990000361
实施例12：膜表征
接触角测量：在室温下，用配备有SCA20软件的接触角测量***测试PVDF平板膜的接触角(CA)。将5μL的水滴在膜表面上，并且在3分钟后收集接触角。测量膜表面上的五个不同点，并且记录平均值作为最终结果。
使用张力计进行中空纤维膜的CA测量。对每个膜重复十次测量，以确保测量精度。
膜形态：用FEI Quanta 200 3D双光束FIB/SEM***观察中空纤维膜的形态。将膜样品在液氮中破裂。利用JEOL JFC-1300涂布机，用薄的铂沉积膜的横截面和表面。
通过配备有Cu Kα辐射源的X射线衍射仪(XRD)评价纺丝纤维的结晶特性。辐射源强度、扫描范围和扫描速率分别为40kV/40mA、10°至50°和2°min-1。纤维的结晶度经由衍射峰的解卷积方法来计算。
X射线光电子能谱(XPS)用于表征中空纤维膜的表面组成。以1.0eV的分辨率在0-1000eV的范围内扫描了调查XPS光谱。对于C1s，也在0.1eV的分辨率下进行高分辨率XPS扫描。
总孔隙率、孔径和有效孔隙率：中空纤维膜的总孔隙率通过煤油浸渍法测量。在将膜浸入煤油溶液中持续5天以确保大部分膜被完全润湿之前，测试干燥膜样品的尺寸和质量。然后从煤油中取出湿的膜样品，并用薄纸擦去膜的表面上的残余的煤油。总孔隙率通过如下等式(1)评估：
Figure BDA0004116842990000371
其中ε是总孔隙率；w1和w2分别是在煤油浸没之前和之后膜的质量；l是中空纤维膜的长度；OD和ID分别是膜的外径和内径；并且ρk是煤油的密度。记录5次测量结果的平均值作为最终结果。
用泡点法来评估最大孔径。首先将膜样品浸泡在IPA中持续24小时。然后将氮气引入到膜的内腔侧，以在逐渐增加的跨膜压力下置换IPA。使用拉普拉斯方程，通过在膜的外表面上观察到第一个气泡时的压力来估计最大孔径：
Figure BDA0004116842990000372
其中dm是最大孔径，σ是表面张力，θ是液体和膜材料的接触角，并且ΔP是跨过膜壁的压力差。
通过以下气体渗透实验进行平均孔径和有效孔隙率测量。简言之，组装了有效膜长度为5cm的膜组件，以测量在不同进料压力下的跨膜气体渗透通量。通过绘制气体渗透率与压力之间的线性曲线，获得的曲线的截距(I0)和斜率(S0)可以用于估算平均孔径和有效孔隙率，公式如下所示。
Figure BDA0004116842990000381
Figure BDA0004116842990000382
其中dα是平均孔径，εe是有效孔隙率，R是气体常数；T是绝对温度；M是气体的分子量；并且μ是气体粘度。
液体进入压力(LEP)：使用图10所示的设备来测量中空纤维膜的LEP。制备膜组件，其中一端使用环氧树脂密封，并且另一端连接到3.5wt.％的盐水溶液，其中压力由配备有压力调节器的氮气控制。在LEP测量期间，整个膜组件完全浸没在DI水浴中，并且施加到盐水的压力每10分钟增加5kpa。DI水的电导率由便携式电导率仪监测。当DI水的电导率急剧变化时，相应的压力被记录为膜的LEP。
机械性质：使用MTS Criterion Model 44拉伸测试仪器在室温下评估膜的机械性质，其包括杨氏模量和拉伸强度。初始标距长度和测试速度分别为5cm和5cm/min。
衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)：通过具有衰减全反射(ATR)的傅里叶变换红外(FTIR)光谱来研究中空纤维膜的外表面上的化学组成。所有的光谱都是在500cm-1和4000cm-1之间以1.0cm-1的光谱分辨率扫描32次记录的。
DCMD实验：进行DCMD实验以评估在不同操作条件下不同膜的脱盐性能。HFM组件由十根纤维制成，并且膜束的两端均用耐高温环氧树脂密封。图11示出了用于DCMD实验的设备。进料溶液和渗透水的温度分别由水加热器和冷却器维持。在脱盐过程期间，热流被引入到膜的壳侧，而冷的渗透水沿着中空纤维膜的内腔侧循环。通过四个数字温度传感器记录在热流和冷流的入口和出口处的温度。收集的渗透水通过由数据采集***控制的数字天平称重，并且每20秒记录水质量增量。通过电导率仪/TDS计监测回收的水的电导率和TDS。还计算了渗透水通量、截留效率和能量效率。
添加剂对平板膜疏水性的影响：图12的小图(a)示出了用不同氨和水浓度制备的膜的水接触角。在所有掺杂剂溶液中，添加剂的总量固定在4wt％。氨和水的使用略微增加了膜的疏水性，并且水接触角在90°至100°之间的范围内。膜的疏水性没有受到掺杂剂溶液中氨的量的显著影响。图12的小图(a)示出用最大氨浓度制备的膜D-N4显示出比具有较少铵的膜D-N2H2更低的水接触角。
膜D-N2H2-9显示出最高的接触角。考虑到掺杂剂溶液D-N2H2-9的结晶性质，如图11中的DSC所证实的，在9天的纺丝工艺延迟期间水诱导的结晶是膜疏水性增强的主要原因。
平板膜PVDF/PEG-6000的接触角也显示在图12的小图(b)中。该图示出在膜PVDF/PEG-6000的表面上测量3分钟后，观察到47.1°的小的水接触角。测量结果表明内表面的亲水性质。在测量1分钟后，膜表面上的水接触角为63.2°，并且在3分钟后减小到47.1°。
使用非溶剂作为添加剂在提高膜的孔隙率方面是有效的，但降低了膜的机械稳定性。
通过观察PVDF掺杂剂溶液的颜色变化来研究脱氟化氢作用。如图13所示，原始PVDF掺杂剂溶液是无色的，但是从掺杂剂溶液D-N2H2中的浅红棕色变为D-N4中的深棕色。当掺杂剂溶液中铵的量增加时，颜色变暗。在反应完成后，平板膜D-N4是硬的且易碎的。
通过XPS检查膜表面上的化学组成，并且结果描绘在图14的小图(a)-小图(e)中。图14的小图(b)示出在XPS光谱中在680和285eV处观察到两个光电子峰。这些峰表明C和F是膜表面上的两种主要元素。然而，含氨的膜的表面上的F/C质量比小于针对不含铵的膜观察到的表面上的F/C质量比。F/C质量比的下降可以用脱氟化氢作用反应中氟的损失来解释，如图14的小图(a)所示。表4示出了纯膜和改性膜的表面组成。
表4
Figure BDA0004116842990000401
图14的小图(c)、(d)和(e)呈现了三种膜样品在C1s(280eV-293eV)上的高分辨率XPS光谱。C1s光谱以C-C/C＝C(282.4eV)、C-H(284.5eV)、C＝O(286.7eV)和CF2-CH2(289eV)的形式显示碳原子。纯D-P膜的碳键主要是C-H和CF2-CH2，而膜D-N2H2和D-N4表现出增强的C-C/C＝C(289eV)的碳键，对应于由脱氟化氢作用反应形成新的-F-C-C-H-键。C-C/C＝C的碳键支配膜结构，如通过在掺杂剂溶液D-N4中存在高达1.12wt％的氨所观察到的。
HFM形态：图15示出了中空纤维膜SP、DH4、DN2H2和DN2H2-9的横截面形态。SP和DH4表现出相似的宏观空隙形态。指状宏观空隙几乎穿透整个海绵状基质，并且在外表皮表面下观察到许多小的宏观空隙。膜DH4的双层结构不明显，即使与膜SP相比，海绵状孔在内层处增加。外层掺杂剂溶液中水的高扩散能力导致更快的沉淀和更快的水侵入。在外层中加速的水侵入速率进一步影响内层掺杂剂溶液的沉淀，并在膜的整个横截面上形成大的宏观空隙。膜SP和DH4的外边缘形态也在图15中示出。两种膜SP和DH4均显示出相似的高度多孔的互连海绵状孔结构。
DN2H2显示出鲜明的不对称结构，具有厚且无宏观空隙的内层和薄的多孔外层。内层和外层的厚度分别为77μm和50μm。图15中膜DN2H2的完全海绵状内层归因于外层掺杂剂溶液的热力学性质。外层掺杂剂溶液D-N2H2的粘度为26,362mPa·s。该粘度显著高于内层掺杂剂溶液D-PEG-6000的粘度，这是由于铵诱导的PVDF分子链经由脱氟化氢作用反应交联。高的外层掺杂剂粘度阻止了水从凝结剂浴中侵入。这种阻止也降低了相转化过程中的溶剂交换速率。膜DH2N2的外边缘显示出与膜SP和DH4相似的互连孔结构。然而，在外表皮表面下仍然观察到大的宏观空隙，其中可能出现机械弱点。这一点被发现加剧了DCMD中的膜润湿。
D-N2H2-9显示出与膜D-N2H2不同的横截面形态。图15示出了膜D-H2N2中的指状宏观空隙在9天的纺丝工艺延迟的情况下在膜D-N2H2-9的整个横截面上消失。D-N2H2-9显示出抑制宏观空隙的膜形态，其中在外表面下仅存在小的梨形孔。
在图15中还描绘了膜D-H2N2-9的外边缘。大量的多孔球粒状的小球体堆积在外表面下，并且球粒的直径为约1.3-1.7μm。膜DN2H2-9中的球粒状的小球体具有高度多孔的球粒状结构，并且在球粒状的小球体之间被较少地相互连接。减少的互连有助于减少DCMD中的传质阻力。
图16示出了膜DN2H2和DN2H2-9的外表面形态。两种膜的表面均由具有高堆积密度的球粒状晶体组成。尽管如此，在膜DN2H2-9的外表面上，晶体的堆积更松散且更加均匀。在孤立的晶体之间出现的小间隙导致更大的孔径和更高的膜表面粗糙度。均匀分布的球粒状结构有助于膜DH2N2-9的高膜表面疏水性。
实施例13：HFM性能
用XRD研究了双层HFM的结晶行为。如图17所示，所有的膜均显示具有不同强度的相似衍射峰。在18.4°和20.6°处的峰分别代表α晶相和γ晶相，并且在36.5°和40.7°处的弱衍射峰对应于PVDF的β晶相。膜的峰值强度按照DN2H2-9>DN2H2>DH4的顺序下降。膜DN2H2-9表现出最高的结晶度。结晶在相转化过程中起作用。
中空纤维膜的性质，包括尺寸、孔隙率、平均孔径、最大孔径、水接触角和LEP，被制成表格。中空纤维膜的外径(OD)和壁厚(WT)按DN2H2-9>DN2H2>DH4>SP的顺序减小。该顺序与掺杂剂粘度一致。表5示出了单层和双层中空纤维膜的性质。
表5
Figure BDA0004116842990000421
原始膜SP的体积孔隙率为64.4±0.9％，并且对于所有双层HFM为80-85％。膜DH4表现出84.3±2.4％的最高体积孔隙率，表明在内层掺杂剂溶液中加入PEG-6000和最大化外层掺杂剂溶液中的水含量均促进了膜中孔的形成。与膜DH4相比，向掺杂剂溶液中加入氨略微降低了膜DN2H2的孔隙率。这一结果是一致的，在膜的横截面上具有较小的宏观空隙百分比。由于膜DN2H2-9的小球结构的形成，纺丝工艺的延迟将膜DN2H2的体积孔隙率从82.3±1.7％略微降低至80.6±0.4％。膜DN2H2-9的有效孔隙率高达6,471.3m-1，远高于膜DN2H2的有效孔隙率。在DCMD中，高的有效孔隙率表明较小的传质阻力和相关的高渗透水通量。
膜的平均孔径和最大孔径与评价DCMD性能相关，尤其是渗透水通量和膜润湿现象。如表5所示，膜DH4和DN2H2的平均孔径和最大孔径比膜SP的平均孔径和最大孔径大得多。膜DN2H2-9的平均孔径和最大孔径分别达到0.27μm和0.40μm。
膜的抗润湿能力可以用于评估新开发的膜的长期应用潜力。LEP量级可以用作膜的抗润湿能力的指标。由于LEP主要是基于杨-拉普拉斯(Young-Laplace)方程从膜表面孔径和疏水性估计的，所以孔径的定制和膜疏水性的增强对于追求具有高的抗润湿能力的膜是至关重要的。膜DN2H2-9的水接触角为133.9±1.8°。该角度对应于增加的膜表面粗糙度。获得的HFM的接触角与图12的平板膜的接触角一致。双层中空纤维膜的内表面亲水性由平板膜估算，并且接触角为47.1°。
图18示出了关于应力-应变曲线、拉伸应力和杨氏模量的膜机械性质。如图18的小图(a)所示，与原始膜SP相比，具有氨和水的混合物的膜DN2H2和DN2H2-9表现出整体机械强度的改善。通过断裂时应变和应力的增加表明了这种增加。膜DN2H2和DN2H2-9的断裂伸长率和最大应力均远高于SP和DH4的断裂伸长率和最大应力。这一观察结果归因于导致PVDF大分子交联的脱氟化氢作用反应。
图18的小图(b)绘制了纺丝HFM的拉伸强度和杨氏模量。与原始膜SP相比，膜DH4显示出较低的杨氏模量，但略高的拉伸应力。杨氏模量的降低是由于在膜基质中存在大的宏观空隙造成的。膜DN2H2-9表现出最高的拉伸强度和杨氏模量。与膜SP、DH4和DN2H2相比，杨氏模量的增量分别为36.5％、64.9％和18.9％。结果表明，铵诱导的PVDF大分子交联和PVDF结晶的发生有助于中空纤维膜的机械性质的增强。
DCMD性能：就渗透水通量和能量效率(EE)评估单层中空纤维膜和双层中空纤维膜两者的DCMD性能。3.5wt％NaCl的进料温度从50℃到80℃变化，并且渗透温度保持在20℃。在进料侧和渗透侧的流速分别为0.8m/s和0.6m/s。图19表现出了30分钟DCMD实验中膜的水通量和EE。对于所有四种膜，渗透侧的水电导率低于4μS/cm，对应于超过99.99％的盐截留率。
图19示出了双层膜比单层膜SP表现出更高的水通量和能量效率。双层膜含有平均厚度为77μm的高度多孔亲水性内层。该厚度降低了蒸气传递阻力，并且同时保持了高传热阻力，以避免通过膜基质的传导热损失。在所有双层中空纤维膜中，膜DN2H2-9显示出最高的水通量和能量效率，分别为71.66kg·m-2·h-1和90.1％。水通量和能量效率的同步提高归因于增加的有效孔隙率和增大的孔径。
图20的小图(a)-(c)示出了本公开的中空纤维膜在脱盐超高盐度水(100,000-250,000mg/L)中的性能。进料溶液速度(Vf)和渗透水速度(Vp)的影响分别在图20的小图(a)和小图(b)中示出。在进料侧和渗透侧的温度分别固定在80℃和20℃。对于所有的DCMD实验，截留率均高于99.9％。这一水平由膜DN2H2-9的增强的外表面疏水性导致。图20中的渗透水随着进料和渗透水速度的增加而增加。具体地说，当Vp从0.4m/s增加到0.8m/s并且Vf固定在0.8m/s时，水通量从47.77kg·m-2·h-1增加到82.44kg·m-2·h-1。类似地，当Vf从0.4m/s增加到2.0m/s并且Vp保持在0.6m/s时，水通量从59.71kg·m-2·h-1提高到97.6kg·m-2·h-1。当Vp和Vf分别为0.6m/s和2.0m/s时，最高能量效率为92.8％。温度极化随着Vf和Vp的增加而减小。较高的线速度降低了跨过膜的热边界层的厚度并且促进了DCMD中的蒸气传递。
图20的小图(a)和小图(b)还显示，当Vp和Vf分别大于0.7m/s和1.2m/s时，水通量略有提高。例如，当Vp从0.4m/s分别增加到0.6m/s和0.7m/s时，渗透水通量从47.77kg·m-2·h-1急剧增加到71.66kg·m-2·h-1和80.32kg·m-2·h-1。之后，随着Vp从0.6m/s进一步增加到0.8m/s，水通量从80.32kg·m-2·h-1略微增加到82.44kg·m-2·h-1。渗透水通量在渗透侧比在进料侧对速度更敏感。热边界层的厚度变化导致亲水内层在由渗透侧处的增加的流速引起的较高液压下更容易渗透。一旦亲水内层完全润湿，热边界层的厚度主要由疏水层的厚度决定，因此渗透水通量对DCMD中的渗透水速度的进一步增加不敏感。
DCMD相对于常规压力驱动的基于膜的脱盐技术的优点之一在于，DCMD可以修复高盐度盐水，而不会损害渗透侧的水质。图20的小图(c)示出了进料盐度对亲水-疏水双层HFMDN2H2-9的DCMD性能的影响。进料盐度从0增加到25wt％，并且渗透水通量逐渐下降。在热进料侧处的降低的蒸气分压是由于由具有较高盐度的进料溶液中的离子水合和离子缔合导致的水活性降低引起的。驱动力在DCMD中降低。对于盐度为25wt％的进料溶液，渗透水通量保持高于50kg·m-2·h-1。结果表明，膜DN2H-9在对含超高盐度的新兴废水(诸如油田采出水和来自反渗透(RO)的浓缩物流)脱盐方面显示出潜力。
通过使用3.5wt％的盐水溶液，在200小时的连续DCMD操作中评估长期膜性能。进料侧和渗透侧的温度和流速分别为60℃和20℃，以及0.8m/s和0.6m/s。图21示出了在200小时实验中的水通量和渗透水电导率。膜DN2H2-9在整个脱盐过程期间具有稳定的渗透水通量和渗透水电导率。图21示出初始渗透水通量为34.7kg·m-2·h-1，并且在90小时的操作时间观察到轻微的通量下降。这种降低可以解释为盐晶体沉淀导致膜表面上的盐结垢。
如图21所示，在200小时操作后，水通量保持在32.9kg·m-2·h-1。在200小时的DCMD操作后，总体水通量仅下降了5.2％。在200小时的操作后，收集的渗透水的电导率保持低于4μS/cm。该值相当于在DCMD中超过99.99％的盐截留率。该观察结果对应于增强的膜表面疏水性和相关的高LEP。
图22示出了用于实际油田采出水的脱盐的双层HFM DN2H2-9的水通量和截留率。TDS和不可清除的有机碳(NPOC)分别为154,220mg/L和57.6mg/l。在DCMD实验期间，进料溶液和渗透水的温度分别为60℃和20℃。两个流的速度均为0.4m/s。每12小时使用DI水以2.0m/s冲洗膜DN2H2-9，然后干燥持续接下来的12小时操作。图22中的结果显示，膜DN2H2-9在6个循环的DCMD操作中表现出非常相似的脱盐性能。在约10小时的操作后，每个循环的渗透水通量从17.5kg·m-2·h-1略微降低到16.5kg·m-2·h-1，然后在12小时操作后迅速降低到15.1kg·m-2·h-1。整个脱盐过程的盐截留率高于99.99％。数据显示，本公开的中空纤维膜在油田采出水的长期脱盐中表现出超稳定的性能，如通过接近完全的盐截留率、稳定的水通量和高再生能力所证明的。
图22中水通量的轻微劣化可以归因于由来自采出水的溶解的有机物或无机盐引起的膜表面污染。图23示出了新鲜的、用过的和再生的膜DN2H2-9的ATR-FTIR。与原始膜相比，在12小时操作后，对于用过的膜，发现位于1580cm-1至1500cm-1、1650cm-1、2960cm-1至2850cm-1和3500cm-1至3200cm-1的四个新的峰带。这些带分别有助于COO–和N–H形变、芳香烃/碳酸盐、脂肪烃和O-H拉伸。PVDF在2983cm-1处的特征峰被默认为用于比较的参考。位于1650cm-1处的最大峰值表明碳酸盐结垢的形成。为采出水脱盐设计了相对较低的渗透水通量。施加到膜的外表面的液压受到0.4m/s的低进料速度的限制。图23示出在高速物理冲洗过程后，大多数有机物和碳酸盐结垢显著减少，如通过FTIR光谱中的弱振动信号所示出的。
尽管在物理冲洗过程中难以完全消除膜污染和结垢，但在所有5个循环的DCMD操作期间，膜表现出几乎100％的渗透水通量回收率和超过99.9％的盐截留率。膜DN2H2-9在水诱导结晶主导的膜形成过程中含有无宏观空隙的外层和高度疏水的外表面。在12小时的操作中，均匀的孔结构抑制了污垢和结垢向膜本体的迁移。相对较大的孔径有利于从膜表面除去污垢和结垢。铵诱导的PVDF大分子交联提高了膜的机械强度，这有助于确保恒定的孔几何形状，而在来自膜再生的高速冲洗过程中没有任何变形。
实施例14：结论
基于PVDF的亲水和疏水双层中空纤维膜由厚的亲水PVDF/PEG-6000内层和薄的疏水交联PVDF外层制成。在纺丝工艺设计的9天内，通过使用铵和水作为添加剂，疏水性PVDF外层的机械强度和疏水性均得到改善。向PVDF外层掺杂剂溶液中加入铵和水导致PVDF大分子的交联，并且增强了膜的机械强度。容许9天的纺丝工艺延迟促进了PVDF结晶并抑制了膜中宏观空隙的形成。铵诱导的交联和水诱导的结晶均增加了膜的表面粗糙度，并且显著增强了膜的功能层的疏水性。膜DN2H2-9表现出用于DCMD的理想的膜性质，包括高有效孔隙率、相对高的LEP量级、大平均孔径、良好的机械强度和改善的膜表面疏水性，其中水接触角为133.6°。膜DN2H2-9在模拟的海水和实际油田采出水的脱盐过程中均表现出令人鼓舞的DCMD性能。当使用3.5％ NaCl作为进料溶液时，渗透水通量和能量效率分别达到97.6kg·m-2·h-1和92.8％。在海水和油田采出水的DCMD脱盐过程中，均观察到稳定的渗透水通量和高于99.9％的盐截留率。本研究的结果为基于PVDF的疏水-疏水双层中空纤维膜的制备提供了简便的方法，其可以有效用于不同类型的废水的脱盐。
实施例15：膜的脱盐性能
从美国新墨西哥州的多个地点获得水样品。采出水是在石油和天然气勘探和生产期间被带到地表的地下地层中的水。使用本公开的中空纤维膜将来自Huerfano 510、Canyon 19H、P.O.Pipkin 6F和Canyon Largo450的采出水脱盐。数据显示膜在所有地点中具有大于99.7％的盐截留率百分比。
表6
Figure BDA0004116842990000471
实施方案
以下非限制性实施方案提供了本发明的说明性实例，但不限制本发明的范围。
实施方案1.一种包括纤维的组合物，其中所述纤维包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
实施方案2.根据实施方案1所述的组合物，其中所述纤维进一步包括第一端和第二端，其中所述第一端是入口并且所述第二端是出口，其中所述入口被配置为允许流体流入所述管状通道，并且所述出口被配置为允许所述流体流出所述管状通道。
实施方案3.根据实施方案1所述的组合物，其中所述内层是中空纤维膜。
实施方案4.根据实施方案1或2所述的组合物，其中所述含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案5.根据实施方案1至4中任一者所述的组合物，其中所述含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案6.根据实施方案1至4中任一者所述的组合物，其中所述含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案7.根据实施方案1至4中任一者所述的组合物，其中所述含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案8.根据实施方案1至4中任一者所述的组合物，其中所述含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案9.根据实施方案1至8中任一者所述的组合物，其中所述内层进一步包括聚乙二醇(PEG)。
实施方案10.根据实施方案1至9中任一者所述的组合物，其中所述内层包括约10％(wt％)的PEG。
实施方案11.根据实施方案1至9中任一者所述的组合物，其中所述内层包括约20％(wt％)的PEG。
实施方案12.根据实施方案9至11中任一者所述的组合物，其中所述PEG是PEG-4000。
实施方案13.根据实施方案9至11中任一者所述的组合物，其中所述PEG是PEG-6000。
实施方案14.根据实施方案9至11中任一者所述的组合物，其中所述PEG是PEG-8000。
实施方案15.根据实施方案1至14中任一者所述的组合物，其中所述内层具有约50μm至约250μm的平均厚度。
实施方案16.根据实施方案1至15中任一者所述的组合物，其中所述内层具有约135μm的平均厚度。
实施方案17.根据实施方案1至16中任一者所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案18.根据实施方案1至17中任一者所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.27μm的平均孔径。
实施方案19.根据实施方案1至18中任一者所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案20.根据实施方案1至19中任一者所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案21.根据实施方案1至20中任一者所述的组合物，其中所述内层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案22.根据实施方案1至21中任一者所述的组合物，其中所述内层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案23.根据实施方案1至22中任一者所述的组合物，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度。
实施方案24.根据实施方案1至23中任一者所述的组合物，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约47°的角度。
实施方案25.根据实施方案1至24中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案26.根据实施方案1至25中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案27.根据实施方案1至26中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案28.根据实施方案1至27中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案29.根据实施方案1至28中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案30.根据实施方案1至29中任一者所述的组合物，其中所述内层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案31.根据实施方案1至30中任一者所述的组合物，其中所述外层是疏水的。
实施方案32.根据实施方案1至31中任一者所述的组合物，其中所述聚乙二烯是PVDF。
实施方案33.根据实施方案1至32中任一者所述的组合物，其中所述外层具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。
实施方案34.根据实施方案1至33中任一者所述的组合物，其中所述外层具有约100μm的平均厚度。
实施方案35.根据实施方案1至34中任一者所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案36.根据实施方案1至35中任一者所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm的平均孔径。
实施方案37.根据实施方案1至36中任一者所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案38.根据实施方案1至37中任一者所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案39.根据实施方案1至38中任一者所述的组合物，其中所述外层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案40.根据实施方案1至39中任一者所述的组合物，其中所述外层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案41.根据实施方案1至40中任一者所述的组合物，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度。
实施方案42.根据实施方案1至41中任一者所述的组合物，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约130°的角度。
实施方案43.根据实施方案1至42中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案44.根据实施方案1至43中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案45.根据实施方案1至44中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案46.根据实施方案1至45中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案47.根据实施方案1至46中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案48.根据实施方案1至47中任一者所述的组合物，其中所述外层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案49.根据实施方案1至48中任一者所述的组合物，其中所述内层的所述整个外表面与所述外层的所述内表面连续接触。
实施方案50.一种包括多根独立纤维的***，其中每根纤维独立地与共同的流体歧管流体连通，其中每根纤维独立地包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道，其中每根纤维独立地被配置为当流体样品从所述共同的流体歧管穿过所述纤维时从所述流体样品中去除杂质。
实施方案51.根据实施方案50所述的***，其中所述杂质是盐。
实施方案52.根据实施方案50所述的***，其中所述杂质是矿物质。
实施方案53.根据实施方案50所述的***，其中所述杂质是NaCl。
实施方案54.根据实施方案50至53中任一者所述的***，其中所述流体样品是水样品。
实施方案55.根据实施方案54所述的***，其中所述水样品从地下水地层获得。
实施方案56.根据实施方案50至55中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约35,000mg/L的盐度。
实施方案57.根据实施方案50至56中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约50,000mg/L的盐度。
实施方案58.根据实施方案50至57中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约100,000mg/L的盐度。
实施方案59.根据实施方案50至58中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约150,000mg/L的盐度。
实施方案60.根据实施方案50至59中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约200,000mg/L的盐度。
实施方案61.根据实施方案50至60中任一者所述的***，其中所述流体样品具有至少约280,000mg/L的盐度。
实施方案62.根据实施方案50所述的***，其中所述流体样品是大气样品。
实施方案63.根据实施方案50所述的***，其中所述杂质是二氧化碳。
实施方案64.根据实施方案50至63中任一者所述的***，其中所述纤维进一步包括第一端和第二端，其中所述第一端是入口并且所述第二端是出口，其中所述入口被配置为允许流体流入所述管状通道，并且所述出口被配置为允许所述流体流出所述管状通道。
实施方案65.根据实施方案50至64中任一者所述的***，其中所述内层是中空纤维膜。
实施方案66.根据实施方案50至65中任一者所述的***，其中所述含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案67.根据实施方案50至66中任一者所述的***，其中所述含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案68.根据实施方案50至66中任一者所述的***，其中所述含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案69.根据实施方案50至66中任一者所述的***，其中所述含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案70.根据实施方案50至66中任一者所述的***，其中所述含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案71.根据实施方案50至66中任一者所述的***，其中所述内层进一步包括聚乙二醇(PEG)。
实施方案72.根据实施方案50至71中任一者所述的***，其中所述内层包括约10％(wt％)的PEG。
实施方案73.根据实施方案50至71中任一者所述的***，其中所述内层包括约20％(wt％)的PEG。
实施方案74.根据实施方案71所述的***，其中所述PEG是PEG-4000。
实施方案75.根据实施方案71所述的***，其中所述PEG是PEG-6000。
实施方案76.根据实施方案71所述的***，其中所述PEG是PEG-8000。
实施方案77.根据实施方案50至76中任一者所述的***，其中所述内层具有约50μm至约250μm的平均厚度。
实施方案78.根据实施方案50至77中任一者所述的***，其中所述内层具有约135μm的平均厚度。
实施方案79.根据实施方案50至78中任一者所述的***，其中所述内层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案80.根据实施方案50至79中任一者所述的***，其中所述内层是多孔的并且具有约0.27μm的平均孔径。
实施方案81.根据实施方案50至80中任一者所述的***，其中所述内层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案82.根据实施方案50至81中任一者所述的***，其中所述内层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案83.根据实施方案50至82中任一者所述的***，其中所述内层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案84.根据实施方案50至83中任一者所述的***，其中所述内层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案85.根据实施方案50至84中任一者所述的***，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度。
实施方案86.根据实施方案50至85中任一者所述的***，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约47°的角度。
实施方案87.根据实施方案50至86中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案88.根据实施方案50至87中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案89.根据实施方案50至88中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案90.根据实施方案50至89中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案91.根据实施方案50至90中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案92.根据实施方案50至91中任一者所述的***，其中所述内层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案93.根据实施方案50至92中任一者所述的***，其中所述外层是疏水的。
实施方案94.根据实施方案50至93中任一者所述的***，其中所述聚乙二烯是PVDF。
实施方案95.根据实施方案50至94中任一者所述的***，其中所述外层具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。
实施方案96.根据实施方案50至95中任一者所述的***，其中所述外层具有约100μm的平均厚度。
实施方案97.根据实施方案50至96中任一者所述的***，其中所述外层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案98.根据实施方案50至97中任一者所述的***，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm的平均孔径。
实施方案99.根据实施方案50至98中任一者所述的***，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案100.根据实施方案50至99中任一者所述的***，其中所述外层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案101.根据实施方案50至100中任一者所述的***，其中所述外层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案102.根据实施方案50至101中任一者所述的***，其中所述外层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案103.根据实施方案50至102中任一者所述的***，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度。
实施方案104.根据实施方案50至103中任一者所述的***，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约130°的角度。
实施方案105.根据实施方案50至104中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案106.根据实施方案50至105中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案107.根据实施方案50至106中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案108.根据实施方案50至107中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案109.根据实施方案50至108中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案110.根据实施方案50至109中任一者所述的***，其中所述外层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案111.根据实施方案50至110中任一者所述的***，其中所述内层的所述整个外表面与所述外层的所述内表面连续接触。
实施方案112.一种方法，其包括使流体样品与纤维接触，其中所述纤维包括：a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
实施方案113.根据实施方案112所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除杂质。
实施方案114.根据实施方案113所述的方法，其中所述杂质是盐。
实施方案115.根据实施方案113所述的方法，其中所述杂质是NaCl。
实施方案116.根据实施方案113所述的方法，其中所述杂质是矿物质。
实施方案117.根据实施方案112至116中任一者所述的方法，其中所述流体样品是水样品。
实施方案118.根据实施方案117所述的方法，其中所述水样品来自地下水地层。
实施方案119.根据实施方案112至118中任一者所述的方法，其中在所述接触之前，所述流体样品具有至少约35,000mg/L的盐度。
实施方案120.根据实施方案112至119中任一者所述的方法，其中在所述接触之前，所述流体样品具有至少约50,000mg/L的盐度。
实施方案121.根据实施方案112至120中任一者所述的方法，其中在所述接触之前，所述流体样品具有至少约100,000mg/L的盐度。
实施方案122.根据实施方案112至121中任一者所述的方法，其中在所述接触之前，所述流体样品具有至少约150,000mg/L的盐度。
实施方案123.根据实施方案112至122中任一者所述的方法，其中在所述接触之前，所述流体样品具有至少约200,000mg/L的盐度。
实施方案124.根据实施方案112至123中任一者所述的方法，其中所述接触包括使所述流体样品流过所述外层。
实施方案125.根据实施方案124所述的方法，其中所述流体样品以约1m/s至约3m/s的线速度流过所述外层。
实施方案126.根据实施方案124所述的方法，其中所述流体样品以约2m/s的线速度流过所述外层。
实施方案127.根据实施方案112至126中任一者所述的方法，其进一步包括使新鲜的水流过所述管状通道，其中所述新鲜的水具有约500mg/L至约10,000mg/L的盐度。
实施方案128.根据实施方案127所述的方法，其中所述新鲜的水是去离子水。
实施方案129.根据实施方案127所述的方法，其中所述新鲜的水是河水。
实施方案130.根据实施方案127至129中任一者所述的方法，其中所述新鲜的水以约0.5m/s至约2.5m/s的线速度流过所述管状通道。
实施方案131.根据实施方案127至130中任一者所述的方法，其中所述新鲜的水以约1m/s的线速度流过所述管状通道。
实施方案132.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约95％的杂质。
实施方案133.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约98％的杂质。
实施方案134.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约99％的杂质。
实施方案135.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约99.5％的杂质。
实施方案136.根据实施方案112所述的方法，其进一步包括：a)使所述流体样品流过所述外层；和b)使所述新鲜的水流过所述管状通道。
实施方案137.根据实施方案136所述的方法，其中所述流体样品具有流体样品温度，所述新鲜的水具有新鲜的水温度，并且其中所述流体样品温度和所述新鲜的水温度具有至少约10℃到至少约80℃的差异。
实施方案138.根据实施方案137所述的方法，其中所述流体样品温度和所述新鲜的水温度具有约20℃的差异。
实施方案139.根据实施方案137所述的方法，其中所述流体样品温度和所述新鲜的水温度具有约50℃的差异。
实施方案140.根据实施方案137所述的方法，其中所述流体样品温度和所述新鲜的水温度具有约70℃的差异。
实施方案141.根据实施方案117所述的方法，其中所述方法回收所述水样品中至少约70％的水。
实施方案142.根据实施方案117所述的方法，其中所述方法回收所述水样品中至少约75％的水。
实施方案143.根据实施方案117所述的方法，其中所述方法回收所述水样品中至少约80％的水。
实施方案144.根据实施方案117所述的方法，其中所述方法回收所述水样品中至少约85％的水。
实施方案145.根据实施方案112所述的方法，其中所述流体样品是气体样品。
实施方案146.根据实施方案112所述的方法，其中所述流体样品是大气空气。
实施方案147.根据实施方案113所述的方法，其中所述杂质是二氧化碳。
实施方案148.根据实施方案145所述的方法，其中所述接触包括使所述气体样品流过所述管状通道。
实施方案149.根据实施方案145至148中任一者所述的方法，其进一步包括使溶剂流过所述外层。
实施方案150.根据实施方案149所述的方法，其中所述溶剂是亲CO2溶剂。
实施方案151.根据实施方案150所述的方法，其中所述亲CO2溶剂从所述气体样品中吸收CO2。
实施方案152.根据实施方案150所述的方法，其中所述亲CO2溶剂是基于大豆的溶剂。
实施方案153.根据实施方案152所述的方法，其中所述基于大豆的溶剂包括至少10种氨基酸或其带电荷形式。
实施方案154.根据实施方案152所述的方法，其中所述基于大豆的溶剂包括至少15种氨基酸或其带电荷形式。
实施方案155.根据实施方案151至154中任一者所述的方法，其进一步包括通过从所述亲CO2溶剂中释放CO2来再生所述亲CO2溶剂。
实施方案156.根据实施方案155所述的方法，其中所述再生包括用适于从所述亲CO2溶剂中排出CO2的热量处理所述亲CO2溶剂。
实施方案157.根据实施方案156所述的方法，其中所述热量为约80℃至约150℃。
实施方案158.根据实施方案155所述的方法，其中所述再生包括用适于从所述亲CO2溶剂中排出CO2的压力量处理所述亲CO2溶剂。
实施方案159.根据实施方案158所述的方法，其中所述压力量为约1kPa至约10kPa。
实施方案160.根据实施方案147所述的方法，其中所述方法进一步从所述流体样品中去除一定量的氮气，其中所述方法从所述流体样品中去除的CO2的量比氮气的量大至少约500倍。
实施方案161.根据实施方案147所述的方法，其中所述方法进一步从所述流体样品中去除一定量的氮气，其中所述方法从所述流体样品中去除的CO2的量比氮气的量大至少约1,000倍。
实施方案162.根据实施方案147所述的方法，其中所述方法进一步从所述流体样品中去除一定量的氧气，其中所述方法从所述流体样品中去除的CO2的量比氧气的量大至少约500倍。
实施方案163.根据实施方案147所述的方法，其中所述方法进一步从所述流体样品中去除一定量的氧气，其中所述方法从所述流体样品中去除的CO2的量比氧气的量大至少约1,000倍。
实施方案164.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约90％的杂质。
实施方案165.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约95％的杂质。
实施方案166.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约98％的杂质。
实施方案167.根据实施方案113所述的方法，其中所述接触从所述流体样品中去除至少约99％的杂质。
实施方案168.根据实施方案112至167中任一者所述的方法，其中所述纤维进一步包括第一端和第二端，其中所述第一端是入口并且所述第二端是出口，其中所述入口被配置为允许流体流入所述管状通道，并且所述出口被配置为允许所述流体流出所述管状通道。
实施方案169.根据实施方案112至168中任一者所述的方法，其中所述内层是中空纤维膜。
实施方案170.根据实施方案112至169中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案171.根据实施方案112至170中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案172.根据实施方案112至170中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案173.根据实施方案112至170中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案174.根据实施方案112至170中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案175.根据实施方案112至174中任一者所述的方法，其中所述内层进一步包括聚乙二醇(PEG)。
实施方案176.根据实施方案112至175中任一者所述的方法，其中所述内层包括约10％(wt％)的PEG。
实施方案177.根据实施方案112至175中任一者所述的方法，其中所述内层包括约20％(wt％)的PEG。
实施方案178.根据实施方案175所述的方法，其中所述PEG是PEG-4000。
实施方案179.根据实施方案175所述的方法，其中所述PEG是PEG-6000。
实施方案180.根据实施方案175所述的方法，其中所述PEG是PEG-8000。
实施方案181.根据实施方案112至180中任一者所述的方法，其中所述内层具有约50μm至约250μm的平均厚度。
实施方案182.根据实施方案112至181中任一者所述的方法，其中所述内层具有约135μm的平均厚度。
实施方案183.根据实施方案112至182中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案184.根据实施方案112至183中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.27μm的平均孔径。
实施方案185.根据实施方案112至184中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案186.根据实施方案112至185中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案187.根据实施方案112至186中任一者所述的方法，其中所述内层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案188.根据实施方案112至187中任一者所述的方法，其中所述内层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案189.根据实施方案112至188中任一者所述的方法，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度。
实施方案190.根据实施方案112至189中任一者所述的方法，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约47°的角度。
实施方案191.根据实施方案112至190中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案192.根据实施方案112至191中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案193.根据实施方案112至192中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案194.根据实施方案112至193中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案195.根据实施方案112至194中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案196.根据实施方案112至196中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案197.根据实施方案112至196中任一者所述的方法，其中所述外层是疏水的。
实施方案198.根据实施方案112至197中任一者所述的方法，其中所述聚乙二烯是PVDF。
实施方案199.根据实施方案112至198中任一者所述的方法，其中所述外层具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。
实施方案200.根据实施方案112至199中任一者所述的方法，其中所述外层具有约100μm的平均厚度。
实施方案201.根据实施方案112至200中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案202.根据实施方案112至201中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm的平均孔径。
实施方案203.根据实施方案112至202中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案204.根据实施方案112至203中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案205.根据实施方案112至204中任一者所述的方法，其中所述外层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案206.根据实施方案112至205中任一者所述的方法，其中所述外层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案207.根据实施方案112至206中任一者所述的方法，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度。
实施方案208.根据实施方案112至207中任一者所述的方法，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约130°的角度。
实施方案209.根据实施方案112至208中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案210.根据实施方案209中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案211.根据实施方案112至210中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案212.根据实施方案112至211中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案213.根据实施方案112至212中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案214.根据实施方案112至213中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案215.根据实施方案112至214中任一者所述的方法，其中所述内层的所述整个外表面与所述外层的所述内表面连续接触。
实施方案216.一种制造纤维的方法，所述方法包括共挤出第一掺杂剂混合物和第二掺杂剂混合物，其中：a)所述第一掺杂剂混合物包括第一含氟聚合物、聚乙二醇(PEG)和溶剂；并且b)所述第二掺杂剂混合物包括第二含氟聚合物和交联剂，其中所述纤维包括：i)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和ii)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
实施方案217.根据实施方案216所述的方法，其中所述第二掺杂剂混合物进一步包括第二溶剂。
实施方案218.根据实施方案216或217所述的方法，其中所述第二掺杂剂混合物进一步包括水。
实施方案219.根据实施方案216至218中任一者所述的方法，其中所述第二掺杂剂溶液基本上由所述第二含氟聚合物、所述交联剂、所述第二溶剂和所述水组成。
实施方案220.根据实施方案216至219中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案221.根据实施方案216至220中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案222.根据实施方案216至220中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案223.根据实施方案216至220中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案224.根据实施方案216至220中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案225.根据实施方案216至224中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物以约5％至约15％(wt％)的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案226.根据实施方案216至225中任一者所述的方法，其中所述第一含氟聚合物以约12％的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案227.根据实施方案216至226中任一者所述的方法，其中所述PEG是PEG-4000。
实施方案228.根据实施方案216至226中任一者所述的方法，其中所述PEG是PEG-6000。
实施方案229.根据实施方案216至226中任一者所述的方法，其中所述PEG是PEG-8000。
实施方案230.根据实施方案216至229中任一者所述的方法，其中所述PEG以约3％至约12％(wt％)的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案231.根据实施方案216至230中任一者所述的方法，其中所述PEG以约6％的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案232.根据实施方案216至231中任一者所述的方法，其中所述溶剂是有机溶剂。
实施方案233.根据实施方案216至232中任一者所述的方法，其中所述溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
实施方案234.根据实施方案216至233中任一者所述的方法，其中所述溶剂以约75％至约95％(wt％)的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案235.根据实施方案216至234中任一者所述的方法，其中所述溶剂以约84％(wt％)的量存在于所述第一掺杂剂混合物中。
实施方案236.根据实施方案216至235中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案237.根据实施方案216至236中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案238.根据实施方案216至236中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案239.根据实施方案216至236中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案240.根据实施方案216至236中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案241.根据实施方案216至240中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物以约5％至约15％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂溶液中。
实施方案242.根据实施方案216至241中任一者所述的方法，其中所述第二含氟聚合物以约12％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂溶液中。
实施方案243.根据实施方案216至242中任一者所述的方法，其中所述水以约0.5％至约10％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案244.根据实施方案216至243中任一者所述的方法，其中所述水以约2％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案245.根据实施方案216至244中任一者所述的方法，其中所述交联剂是氢氧化铵。
实施方案246.根据实施方案216至245中任一者所述的方法，其中所述交联剂以约0.5％至约10％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案247.根据实施方案216至246中任一者所述的方法，其中所述交联剂以约2％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案248.根据实施方案217所述的方法，其中所述第二溶剂是有机溶剂。
实施方案249.根据实施方案217所述的方法，其中所述第二溶剂是NMP。
实施方案250.根据实施方案217、248或249所述的方法，其中所述第二溶剂以约75％至约90％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案251.根据实施方案217或248至250中任一者所述的方法，其中所述第二溶剂以约84％(wt％)的量存在于所述第二掺杂剂混合物中。
实施方案252.根据实施方案216至251中任一者所述的方法，其中所述第一掺杂剂混合物和所述第二掺杂剂混合物被共挤出到外部凝结剂中。
实施方案253.根据实施方案252所述的方法，其中所述外部凝结剂是水。
实施方案254.根据实施方案216至253中任一者所述的方法，其中所述纤维进一步包括第一端和第二端，其中所述第一端是入口并且所述第二端是出口，其中所述入口被配置为允许流体流入所述管状通道，并且所述出口被配置为允许所述流体流出所述管状通道。
实施方案255.根据实施方案216至254中任一者所述的方法，其中所述内层是中空纤维膜。
实施方案256.根据实施方案216至255中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
实施方案257.根据实施方案216至256中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
实施方案258.根据实施方案216至256中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。
实施方案259.根据实施方案216至256中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是全氟烷氧基(PFA)。
实施方案260.根据实施方案216至256中任一者所述的方法，其中所述含氟聚合物是氟化乙烯丙烯(FEP)。
实施方案261.根据实施方案216至260中任一者所述的方法，其中所述内层进一步包括聚乙二醇(PEG)。
实施方案262.根据实施方案216至261中任一者所述的方法，其中所述内层包括约10％(wt％)的PEG。
实施方案263.根据实施方案216至261中任一者所述的方法，其中所述内层包括约20％(wt％)的PEG。
实施方案264.根据实施方案261所述的方法，其中所述PEG是PEG-4000。
实施方案265.根据实施方案261所述的方法，其中所述PEG是PEG-6000。
实施方案266.根据实施方案261所述的方法，其中所述PEG是PEG-8000。
实施方案267.根据实施方案216至266中任一者所述的方法，其中所述内层具有约50μm至约250μm的平均厚度。
实施方案268.根据实施方案216至267中任一者所述的方法，其中所述内层具有约135μm的平均厚度。
实施方案269.根据实施方案216至268中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案270.根据实施方案216至269中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.27μm的平均孔径。
实施方案271.根据实施方案216至270中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案272.根据实施方案216至271中任一者所述的方法，其中所述内层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案273.根据实施方案216至272中任一者所述的方法，其中所述内层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案274.根据实施方案216至273中任一者所述的方法，其中所述内层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案275.根据实施方案216至274中任一者所述的方法，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度。
实施方案276.根据实施方案216至275中任一者所述的方法，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约47°的角度。
实施方案277.根据实施方案216至276中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案278.根据实施方案216至277中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案279.根据实施方案216至278中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案280.根据实施方案216至279中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案281.根据实施方案216至280中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案282.根据实施方案216至281中任一者所述的方法，其中所述内层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案283.根据实施方案216至282中任一者所述的方法，其中所述外层是疏水的。
实施方案284.根据实施方案216至283中任一者所述的方法，其中所述聚乙二烯是PVDF。
实施方案285.根据实施方案216至284中任一者所述的方法，其中所述外层具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。
实施方案286.根据实施方案216至285中任一者所述的方法，其中所述外层具有约100μm的平均厚度。
实施方案287.根据实施方案216至286中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
实施方案288.根据实施方案216至287中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm的平均孔径。
实施方案289.根据实施方案216至288中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
实施方案290.根据实施方案216至289中任一者所述的方法，其中所述外层是多孔的并且具有约0.4μm的最大孔径。
实施方案291.根据实施方案216至290中任一者所述的方法，其中所述外层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
实施方案292.根据实施方案216至291中任一者所述的方法，其中所述外层具有约80％的空隙空间百分比。
实施方案293.根据实施方案216至292中任一者所述的方法，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度。
实施方案294.根据实施方案216至293中任一者所述的方法，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约130°的角度。
实施方案295.根据实施方案216至294中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约2MPa的拉伸强度。
实施方案296.根据实施方案216至295中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
实施方案297.根据实施方案216至296中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约3.8MPa的拉伸强度。
实施方案298.根据实施方案216至297中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约70MPa的杨氏模量。
实施方案299.根据实施方案216至298中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约75MPa的杨氏模量。
实施方案300.根据实施方案216至299中任一者所述的方法，其中所述外层具有至少约79MPa的杨氏模量。
实施方案301.根据实施方案216至300中任一者所述的方法，其中所述内层的所述整个外表面与所述外层的所述内表面连续接触。

Claims (21)

1.一种包括纤维的组合物，其中所述纤维包括：
a)内层，其中所述内层包括含氟聚合物，其中所述内层具有管状形状，其中所述内层进一步包括内表面和外表面；和
b)外层，其中所述外层包括交联聚乙二烯，其中所述外层具有管状形状，其中所述外层进一步包括内表面，
其中所述内层的所述外表面与所述外层的所述内表面接触以形成管状结构，
其中在所述管状结构中，所述内层的所述管状形状在所述外层的所述管状形状的内部，其中所述内层的所述管状形状与所述外层的所述管状形状定向在共同的方向上，
并且其中所述内层的所述内表面形成穿过所述纤维的管状通道。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层是中空纤维膜。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物是热塑性含氟聚合物。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层包括约10％(wt％)的PEG。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层具有约50μm至约250μm的平均厚度。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中当所述内层被放置在表面上时，所述内层在所述表面和与所述内层的边缘相切的线之间形成约0°至约90°的角度。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述内层具有至少约75MPa的杨氏模量。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层是疏水的。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚乙二烯是PVDF。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层具有约0.1μm至约200μm的平均厚度。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.15μm至约0.4μm的平均孔径。
17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层是多孔的并且具有约0.3μm至约0.5μm的最大孔径。
18.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层具有约75％至约95％的空隙空间百分比。
19.根据权利要求1所述的组合物，其中当所述外层被放置在表面上时，所述外层在所述表面和与所述外层的边缘相切的线之间形成约90°至约180°的角度。
20.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层具有至少约3.5MPa的拉伸强度。
21.根据权利要求1所述的组合物，其中所述外层具有至少约75MPa的杨氏模量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5076320B2 (ja) * 2006-01-11 2012-11-21 東洋紡績株式会社 ポリフッ化ビニリデン系中空糸型微多孔膜の製造方法
CN105690873A (zh) * 2006-07-06 2016-06-22 阿科玛股份有限公司 挠性多层偏氟乙烯管
CN102085457B (zh) * 2009-12-07 2013-01-02 广州美能材料科技有限公司 一种制备复合多层多孔中空纤维膜的方法及其装置和产品
US20130327711A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Great Salt Lakes Minerals Corporation Methods for sustainable membrane distillation concentration of hyper saline streams
JP6438012B2 (ja) * 2013-05-29 2018-12-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 微多孔質ポリフッ化ビニリデン膜
SG11201902910XA (en) * 2016-10-26 2019-05-30 Nat Univ Singapore A hollow fiber membrane
EP3603782A4 (en) * 2017-03-27 2020-04-01 Mitsubishi Chemical Corporation POROUS MEMBRANE, MEMBRANE MODULE, WATER TREATMENT DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A POROUS MEMBRANE
EP3733269A4 (en) * 2017-12-27 2021-02-24 Kuraray Co., Ltd. COMPOSITE HOLLOW FIBER MEMBRANE AND METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE HOLLOW FIBER MEMBRANE
GB2573352A (en) * 2018-05-03 2019-11-06 Pak Vitae Private Ltd Hollow fiber membrane for filtration of liquids

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