聚乙烯醇基高透濕高阻隔三元混合基質(zhì)全熱交換膜制備和性能

萇現(xiàn)，楊文杰，李士洋，張秀敏，吳濤，薛立新，

（1 浙江工業(yè)大學化工學院膜分離與水科學技術中心，浙江 杭州 310014；2 浙江工業(yè)大學膜分離與水處理協(xié)同創(chuàng)新中心湖州研究院，浙江 湖州 313000）

全熱交換器以全熱交換膜作為媒介，通過顯熱交換和潛熱交換獲得高效率的能量回收。顯熱交換無傳質(zhì)過程，僅使新風和排風通過能量傳遞從而發(fā)生溫度的變化；而潛熱交換則是在新風和排風之間發(fā)生水蒸氣質(zhì)量交換，從而調(diào)節(jié)空氣中水汽濃度，達到節(jié)能的目的。由于空氣中水蒸氣的汽化潛熱很高，所以在濕空氣中的潛熱能量比重較大，全熱交換的潛熱貢獻率遠遠大于顯熱貢獻率。此外，全熱交換膜需要對排風中的廢氣（如CO）有高度的阻隔性，來有效防止新風受到污染。因此，為了提高全熱交換器的能量回收率，提升全熱交換膜的透濕阻氣性能是重要的研究方向。

提高聚合物膜中水分轉(zhuǎn)移的一般有效方法是包含極性或離子官能團以形成透水通道。例如，由纖維素或合成聚合物制成的全熱交換膜顯示出優(yōu)良的空氣能量回收效率，不僅允許熱交換，還允許濕氣交換。聚乙烯醇是一種水溶性聚合物，主要由聚乙酸乙烯酯水解而成。由于其良好的親水性、化學穩(wěn)定性和生物相容性，它已被用作制備高性能全熱交換膜的良好基材。Rao 等研究了由殼聚糖和瓜爾膠制成的全熱交換膜。張立志等研究了用聚乙烯醇和氯化鋰制成的膜用于空氣除濕。將無機顆?；蚣{米材料添加到膜基質(zhì)中，可以提高聚合物膜的氣體阻隔性能。例如，劉秉鑫等制備了鈉基蒙脫土復合的聚合物全熱交換膜，王藝偉等制備了分子篩復合聚合物膜。

全熱交換膜在透濕和阻氣之間存在明顯的“trade-off”效應。通過膜孔徑和孔隙率，可以提升膜的透濕性和熱量回收效率，但是會降低對不希望氣體（如CO）的阻隔性能，減小新風系統(tǒng)的有效換氣率。本研究的目的是希望在提升全熱交換膜的透濕性時不犧牲其阻氣性，打破兩者之間的“trade-off”效應，用于高能量回收的室內(nèi)空氣優(yōu)化系統(tǒng)。無水氯化鈣是一種親水性無機鹽，多用于空氣除濕、熱回收和廢水處理。Zhang 等研究了以氯化鈣為工作流體的新型全熱回收系統(tǒng)。Zheng等研究了氯化鈣/二氧化硅納米流體的中空纖維膜的熱濕傳遞性能。氯化鈣有望作為無機添加劑提升膜吸收水汽的性能，促進水分子的透過，但是可能會降低膜的阻隔性能。蒙脫土（MMT）存在于天然黏土中，是一種典型的層狀硅酸鹽，由兩個四面體硅酸鹽片和夾在中間的氧化鋁八面體片組成，常被用作聚合物膜中的納米填料，多用于提高聚合物的力學性能、阻燃性能、熱穩(wěn)定性能和氣體阻隔性能，但是可能會降低膜的親水透水性能。本研究希望通過簡單的溶液鑄膜法，制備同時含有氯化鈣和蒙脫土的聚乙烯醇基三元混合基質(zhì)全熱交換膜，系統(tǒng)研究其形態(tài)、接觸角、熱穩(wěn)定性、力學性能、透濕阻氣和總換熱效率；研究不同含量的蒙脫土和氯化鈣對膜性能的影響及其可能的機理，通過兩種填料對聚乙烯醇膜性能相輔相成的改性作用，探索打破全熱交換膜的透水性和阻氣性的“trade-off”效應的可行性。

1 實驗材料和方法

1.1 材料

聚乙烯醇-1799（聚合度1700，醇解度98%～99%），蒙脫土KSF（比表面積20～40m/g），無水氯化鈣（AR，96.0%），阿拉丁試劑股份有限公司。

1.2 薄膜的制造

1.2.1 聚乙烯醇/無水氯化鈣雜化膜的制造

利用溶液鑄膜法制備無水氯化鈣/聚乙烯醇雜化膜。稱取一定量的聚乙烯醇和無水氯化鈣加入100mL 水中，90℃充分攪拌2h 溶解混勻，冷卻至60℃，將溶液倒入水平放置的玻璃板框中，充分搖勻，置于通風櫥中室溫風干1天成膜?？刂颇さ暮穸仍?70±5)μm，鑄膜液的組成見表1。

1.2.2 聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的制造

利用溶液鑄膜法制備聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜。稱取一定質(zhì)量的天然蒙脫土（MMT）置于100mL水中，室溫攪拌24h，隨后超聲30min，制備納米MMT 分散液；稱取一定質(zhì)量的聚乙烯醇加入納米MMT 分散液中，90℃充分攪拌2h 溶解混勻，冷卻至60℃，將溶液倒入水平放置的玻璃板框中，充分搖勻，置于通風櫥中室溫風干1天成膜?？刂颇さ暮穸仍?70±5)μm。鑄膜液的組成見表1。

1.2.3 混合基質(zhì)膜的制造

稱取一定質(zhì)量的無水氯化鈣和聚乙烯醇加入納米MMT 分散液中，90℃充分攪拌2h 溶解混勻，冷卻至60℃，將溶液倒入水平放置的玻璃板框中，充分搖勻，置于通風櫥中室溫風干1天成膜?？刂颇さ暮穸仍?70±5)μm。同樣，鑄膜液的組成見表1。

表1 鑄膜液的組成

1.3 膜的表征

（1）掃描電子顯微鏡 通過使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM，SU-8010，日立，日本）在3kV的加速電壓下表征膜的SEM圖像，進行基本形貌觀測，研究膜的結構特征。測試前，樣品表面和截面進行噴金處理。

（2）原子力顯微鏡 使用Seiko SPI3800N 工作站獲取膜表面的三維形貌。獲取的圖像是在室溫（約25℃）下捕獲的。膜的表面粗糙度參數(shù)用算術平均粗糙度（）和均方根平均粗糙度（）表示。

（3） 接觸角測試儀 用接觸角測量裝置（OCA15EC，Dataphysics，德國）評估膜的水接觸角。

（4）拉伸試驗 樣品被切成大小為100mm×20mm的長方形。用英斯特朗5567試驗機以1mm/min的速度測量膜樣品的抗拉強度和斷裂伸長率。

（5）熱重分析 NETZSCH STA 449F3進行了熱重分析，以測試蒙脫土/氯化鈣/聚乙烯醇納米復合材料的熱穩(wěn)定性。熱分解研究在30～790℃的溫度范圍內(nèi)進行。在氮氣（50mL/min）氛圍下使用梅特勒-托利多TGA/DSC1系統(tǒng)以20℃/min的速度加熱。

（6）水蒸氣和二氧化碳透過率試驗 膜的水蒸氣透過率試驗是用G-TRANS 測試系統(tǒng)進行的。所有膜樣品是在(38.0±1)℃和相對濕度（RH）90.0%的測試條件下使用稱重法測試，測試原理見圖1。二氧化碳（CO）透過率試驗是用G-TRANS 系統(tǒng)在(23±1)℃下使用壓差（0.1MPa）法進行，測試原理見圖2。商業(yè)紙膜作為制備膜的比較樣本。

圖1 水蒸氣透過試驗示意圖

圖2 CO2透過試驗示意圖

（7）總熱交換效率測試 如圖3 所示，自主搭建全熱交換測試系統(tǒng)來測量膜的總熱交換效率。

圖3 全熱交換效率測試系統(tǒng)

氣流1 代表夏季室外的濕熱新鮮空氣，氣流3代表來自室內(nèi)的涼爽干燥廢氣。氣流1與氣流3在全熱交換裝置內(nèi)交換熱量和濕度，位于膜具中間的薄膜作為氣流1和氣流3之間的媒介。由于膜兩側存在一定的熱濕差，熱量和水分通過膜自發(fā)地從氣流1 傳遞到氣流3。達到平衡狀態(tài)前，氣流1 向膜釋放一部分熱量和水分，同時氣流3從膜的另一側獲得熱量和水分。雖然氣流1和氣流2之間的熱濕差與氣流3和氣流4之間的熱濕差在理想情況下是相等的，但在實際操作中，設備與環(huán)境之間的熱濕損失是無法完全避免的。氣流1的溫度和相對濕度分別保持在(35±0.2)℃和(40±1)%RH。氣流3的溫度和相對濕度分別保持在(25±0.2)℃和(30±1)%RH。氣流1和氣流3的溫濕度通過改變兩股溫濕度不同的支流的比例來調(diào)節(jié)。當氣流進入控制器時分成兩股，其中一股流過U形鼓泡器，然后與另一股重新混合。兩股都是通過溫度控制器控制的加熱線進行加熱。為了避免水蒸氣在管道中凝結，所有管道都用隔熱材料包裹。使用溫濕度傳感器監(jiān)測氣流2和氣流4 的溫度和相對濕度。氣流1 和氣流3 的空氣體積流量均保持在(400±5)mL/min。膜具中的矩形交換面積為12cm。每股氣流的焓和濕度是從焓濕圖中計算出來的。溫度交換效率（）、濕度交換效率（）和焓交換效率（）分別用式(1)、式(2)、式(3)計算。其中，代表溫度，代表濕度，代表焓。由獨立測量參數(shù)的不確定性導致的總熱交換效率的標準偏差為4.6%～7.9%。

2 結果與討論

2.1 掃描電鏡

用掃描電鏡分析了CaCl的加入對聚乙烯醇膜表面形貌的影響。拍攝了不同CaCl濃度的聚乙烯醇膜和雜化膜的表面和斷面圖像，結果如圖4 所示，發(fā)現(xiàn)所有鑄造的膜在性質(zhì)上都是致密的。純PVA 膜和PVA/CaCl(PC)雜化膜顯示出光滑和無缺陷的表面和斷面。這給出了CaCl在聚乙烯醇基質(zhì)中均勻分布的直觀證據(jù)。然而，隨著CaCl濃度的增加，掃描電鏡圖像顯示不均勻的表面上出現(xiàn)一些團聚現(xiàn)象，這表明CaCl粒子在聚乙烯醇基體中的分布不太均勻。但從聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的斷面可以看出CaCl為膜提供了更多的輸送水通道。

圖4 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的表面[(a)～(d)]和斷面[(a')～(d')]圖

圖5 顯示了不同質(zhì)量分數(shù)蒙脫土的聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的表面和斷面圖像。結果表明，隨著蒙脫土的添加，膜表面變得粗糙和凹凸不平，氣體在膜表面上的突起區(qū)域產(chǎn)生湍流，增加氣體與膜表面接觸的概率和時間，因此熱量可以有效地通過膜進行傳遞。但其表面的蒙脫土顆粒分散性較差。

圖5 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的表面[(a)～(d)]和斷面[(a')～(d')]圖

用掃描電鏡分析聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的形貌特征，不同質(zhì)量分數(shù)的蒙脫土的混合基質(zhì)膜的表面和斷面圖像如圖6所示。從表面圖像可以看出，隨著蒙脫土摻雜量的增加，其膜表面的粗糙程度增加，顆粒覆蓋在膜表面；從斷面圖像可以看出，隨著蒙脫土摻雜量的增加，膜基體以及表面附著的蒙脫土顆粒均勻地分散在膜的表面和斷面上。一方面可以有效阻隔二氧化碳氣體，另一方面氣體通過膜表面的凸起部分會產(chǎn)生湍流，增加氣體接觸膜的時間和頻率，提高其熱量傳遞效率。在氯化鈣和蒙脫土的共同作用下，膜的透濕阻氣性能遠大于單一添加量的影響。

圖6 聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的表面[(a)～(d)]和斷面[(a')～(d')]圖

2.2 原子力顯微鏡

用原子力顯微鏡分析膜表面的形貌，如圖7所示，從5μm×5μm 的掃描區(qū)域中得出谷和峰，很明顯，膜表面的粗糙度隨著蒙脫土含量的增加而大大增加。粗糙度的增加可以進一步用表2所示的平均粗糙度（）和均方根平均粗糙度（）值來表示。這些測試結果與上一節(jié)所示的掃描電鏡圖像一致。

表2 表面粗糙度數(shù)據(jù)（掃描尺寸=5μm×5μm）

圖7 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的原子力顯微鏡

2.3 水接觸角

用接觸角測試儀分析膜的親水性，如圖8 所示，與純聚乙烯醇膜相比，添加無水氯化鈣，聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的接觸角減小，親水性增加，有利于水蒸氣的傳輸。但隨著蒙脫土加入量的增加，由于其表面親水組分含量減少，聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的接觸角越來越大。此外，由于無機不透氣相的加入，二氧化碳等氣體的傳輸路徑變長和孔道變少，更有利于二氧化碳氣體阻隔性能的提升。

圖8 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的水接觸角

2.4 力學性能

用萬能材料試驗機研究蒙脫土的含量對雜化膜力學強度的影響，主要涉及樣品膜的拉伸強度斷裂伸長率。將不同蒙脫土含量的雜化膜制成規(guī)則的長條（尺寸100mm×20mm），拉伸的速度為1mm/min，測試前樣品膜在25℃、38%RH環(huán)境下處理24h。圖9 是不同含量蒙脫土的PVA/CaCl/MMT 混合基質(zhì)膜的拉伸強度和斷裂伸長率變化圖。結果顯示，與PVA/CaCl雜化膜相比，CaCl/MMT/PVA混合基質(zhì)膜的拉伸強度和斷裂伸長率隨著蒙脫土含量的增加呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，力學性能有所提高。

如圖9 所示，未摻雜任何顆粒的純聚乙烯醇（PVA）顯示出相對高的拉伸強度和斷裂伸長率，這是因為聚乙烯醇基體是完整的，將拉伸力分散到膜的每一部分。添加無水氯化鈣由于破壞了膜的完整性，產(chǎn)生了界面空隙，這些空隙在拉伸試驗中變成膜的原始破損處，使膜變得脆弱。添加少量均勻分散到整個基體中的蒙脫土（如PCM），其拉伸強度和斷裂伸長率都有很大的提升，但是進一步加入蒙脫土，由于界面間隙的增加，PCM～PCM膜的拉伸性能有明顯下降?？傮w上看，分子鏈取向和蒙脫土層結構的組合效應使PVA/CaCl/MMT 混合基質(zhì)膜（PCM～PCM）相比PVA/CaCl雜化膜（PC）具有更好的力學性能。

圖9 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的力學性能

2.5 熱重分析

通過熱重分析研究了添加蒙脫土和氯化鈣對聚乙烯醇膜熱穩(wěn)定性的影響。如圖10 所示，樣品膜的熱重分析曲線顯示了三個主要的質(zhì)量損失區(qū)域，在DTG 曲線中顯示為三個峰值。聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣和聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土的第一個區(qū)域的溫度為80～100℃，這是由于物理弱結合和化學強結合的水的蒸發(fā)；聚乙烯醇膜和聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的質(zhì)量損失為4.5%～5.7%，而聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜和聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜，由于吸附的物理水分的增加，這部分質(zhì)量損失增加為10.3%～11.6%。第二個過渡區(qū)在250～290℃，由于聚乙烯醇聚合物的側鏈降解，聚乙烯醇膜和聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜對應于該階段的總質(zhì)量損失為58%～70%，聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜和聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的質(zhì)量損失為32%～38%。第三階段的溫度在375～450℃，這是由于聚乙烯醇的碳碳主鏈斷裂。在600℃時，總質(zhì)量損失約為90%，如表3所示。

表3 不同溫度下樣品膜熱分析的質(zhì)量損失結果

圖10 幾種樣品膜的TGA曲線

加入氯化鈣，由于聚乙烯醇側鏈上的羥基與氯的氫鍵作用，導致聚乙烯醇膜和聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的熱重曲線發(fā)生較大改變。如圖10 所示，分別研究聚乙烯醇膜和聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜和聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的熱重曲線，添加蒙脫土，聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜和聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的降解點都向高溫方向移動。因此，可以得出結論，熱穩(wěn)定性的提高是由于蒙脫土填料的添加效應以及聚乙烯醇上的—OH 和氯化鈣分子的強化學連接作用。

2.6 透濕阻氣性能

用水蒸氣透過率測試儀和氣體透過率測試儀分別測試膜的透濕阻氣性能，樣品膜的厚度均保持在(70±5)μm。圖11 表示不同質(zhì)量分數(shù)蒙脫土的聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的水蒸氣和CO透過量。由于加入蒙脫土，膜的親水性變差（2.3節(jié)），造成聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的水蒸氣透過量下降。對于膜的阻隔性，蒙脫土含量較低時，由于蒙脫土的突然加入破壞了純聚乙烯醇膜基質(zhì)的完整性，其CO透過量比PVA 膜要高；但是，進一步加入的蒙脫土會使二氧化碳擴散路徑變長，使膜的CO擴散受到抑制，CO透過量呈現(xiàn)下降趨勢。

圖11 純聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜的水蒸氣和二氧化碳透過量示意圖

圖12 為不同濃度氯化鈣的聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的水蒸氣和CO透過量。隨著氯化鈣添加量的增加，為膜基質(zhì)提供更多的水通道，膜的水蒸氣透過量提高了2 倍左右，CO透過量從 4.172cm/(m·24h·0.1MPa) 增 加 到24.530cm/(m·24h·0.1MPa)。雜化膜的透濕性能改善，但對CO的阻隔作用減弱，這是典型的“trade-off”效應。

圖12 純聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的水蒸氣和二氧化碳透過量示意圖

圖13 所示是不同質(zhì)量分數(shù)蒙脫土的聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的水蒸氣和CO透過量。結果表明，適量添加蒙脫土不僅可以提升聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜的阻隔性能，而且可以通過提高膜的表面積提升其透水性能。蒙脫土的添加量為0.8%（質(zhì)量分數(shù)）時，膜的水蒸氣和CO透過量達到1753.64g/(m?24h)和6.594cm/(m?24h?0.1MPa)。但是，當蒙脫土的添加量更大時，膜的親水性變差，同時膜基質(zhì)引入更多界面缺陷，造成膜的透濕阻氣性能變差。另外，與純聚乙烯醇膜相比，在氯化鈣和蒙脫土的共同作用下，聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的水蒸氣透過量提高了2～3倍，CO透過量相當，具體數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的水蒸氣和CO2透過量

圖13 純聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的水蒸氣和二氧化碳透過量示意圖

綜上所述，適量氯化鈣的摻雜提高PVA 膜的透濕量，進一步填入蒙脫土能同時提高膜的CO阻隔性和水透過性。商業(yè)紙膜與聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜PCM相比，雖然透濕量略高，但是其氣體阻隔性能卻差了11個數(shù)量級。

2.7 全熱交換效率

用自主搭建的全熱交換設備測試膜的溫度交換效率、濕度交換效率和焓交換效率。純聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜和商業(yè)紙膜的全熱交換效率用式(1)～式(3)進行計算，數(shù)據(jù)結果如表5 所示。與聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜PCM、PCM相比，商業(yè)紙膜雖然焓交換效率（72%）略高，但是其氣體阻隔性能卻差了10個數(shù)量級。

表5 聚乙烯醇膜、聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜、聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土混合基質(zhì)膜的全熱交換效率

數(shù)據(jù)結果表明，隨著氯化鈣和蒙脫土的加入，聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的濕度和焓交換效率均有所提高，具有更好的熱交換性能。這種趨勢與2.6 節(jié)討論的這些膜的水蒸氣透過性測試結果基本一致。在全熱交換過程中，排出的廢氣和引入的新鮮空氣在膜內(nèi)進行熱量和水分交換，以回收能量。由于其比熱容大，水蒸氣在焓交換過程中起著重要作用。雖然蒙脫土的添加減小了膜的表面親水性和水的透過性，但是由于表面粗糙度的增加，也可以增加水蒸氣透過量。根據(jù)原子力顯微鏡分析，三元混合基質(zhì)膜的粗糙度隨著蒙脫土的增加而增加。其膜表面的突起影響氣流，在膜表面區(qū)域產(chǎn)生湍流現(xiàn)象。因此，增加了空氣與膜表面接觸的概率和時間，使更多的水分子進入膜結構，提高了總換熱效率。該結果與張立志等所述結果一致，降低空氣流速被證明對膜表面的熱和水分傳導性具有積極影響。總之，在適量的蒙脫土和氯化鈣的共同作用下，通過膜的水蒸氣透過速率變得更快，發(fā)生了更有效的熱交換，導致膜的濕度和焓交換效率大大增加。商業(yè)紙膜雖然具有更好的焓和濕度交換效率，但是其極端低的廢氣阻隔性能限制了其進一步發(fā)展。

3 結論

氯化鈣和蒙脫土含量對聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的結構和性能起著很大的影響作用。高氯化鈣含量的聚乙烯醇/氯化鈣雜化膜具有較好的親水性、高的水蒸氣和CO透過量；較高蒙脫土含量的聚乙烯醇/蒙脫土雜化膜具有大的表面粗糙度、較好的機械性能、低的CO透過量以及良好的溫度、濕度和焓交換效率。在氯化鈣和蒙脫土的共同作用下，聚乙烯醇/氯化鈣/蒙脫土三元混合基質(zhì)膜的性能遠大于單一添加量的影響。

水蒸氣透過量與焓交換效率具有一定的相關性。在蒙脫土和氯化鈣的作用下，膜的水蒸氣透過率和焓交換效率呈相同的遞增趨勢，進而提高其熱回收性能。為了平衡高氣體阻隔、高水蒸氣和焓交換效率以及高機械性能的需求，PVA∶CaCl∶MMT 的質(zhì)量比為8∶1.6∶0.8 的三元混合基質(zhì)膜似乎最適合在空氣能量回收中應用。PVA 基三元全熱交換膜溫濕度以及焓交換效率（68%）雖然略低于商業(yè)紙膜（72%），但是其極高的氣體阻隔性、無機填料帶來的良好的力學和熱穩(wěn)定性，值得進一步關注。