近年來，納濾膜由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，已越來越多地應(yīng)用于環(huán)境水處理過程中。其中，基于聚酰胺(PA)化學(xué)的薄層復(fù)合膜由于其基膜和分離皮層可分別優(yōu)化設(shè)計以及分離效率高等特點(diǎn)，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。研究表明，界面聚合反應(yīng)過程中水相單體擴(kuò)散至有機(jī)相一側(cè)反應(yīng)并最終形成超薄的PA層，由于界面反應(yīng)速率快，傳統(tǒng)的制備方法難以實現(xiàn)PA膜性能的精確調(diào)控。降低水相單體在有機(jī)相中的擴(kuò)散速率可以調(diào)控PA膜的動力學(xué)形成過程，從而最終影響膜的分離性能。納米材料摻雜、基膜改性以及中間層輔助界面聚合可以調(diào)控水相單體的擴(kuò)散速率，但這些方法涉及的過程通常費(fèi)時費(fèi)力，且難以規(guī)；糯。以往的研究主要局限于水相單體的單獨(dú)調(diào)控，考慮到界面聚合反應(yīng)過程中有機(jī)相單體同時參與反應(yīng)，同步調(diào)控水相和油相單體在界面處的遷移速率可極大地影響薄層復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和性能。
近日，山東建筑大學(xué)智慧環(huán)境團(tuán)隊成小翔教授、朱學(xué)武博士提出了一種經(jīng)濟(jì)高效的溫度輔助界面聚合 (TAIP)策略，用于同步調(diào)控界面聚合反應(yīng)過程中水相和油相單體的擴(kuò)散速率，從而制備形貌和分離性能可控的納濾膜。TAIP策略制備的納濾膜具有高滲透性、高脫鹽率和優(yōu)異的抗污染特性，在實際生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用潛力。該研究以“Toward Enhancing Desalination and Heavy Metal Removal of TFC Nanofiltration Membranes: A Cost-Effective Interface Temperature-Regulated Interfacial Polymerization”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interface Science上。
圖1：納濾膜的表面形貌特征
圖2：納濾膜的滲透性和脫鹽率
圖3：納濾膜對重金屬離子的截留效果
圖4：納濾膜的抗污染性能
作者通過界面聚合反應(yīng)過程中有機(jī)相溫度的精確調(diào)控，實現(xiàn)了水相和有機(jī)相單體擴(kuò)散速率的同步調(diào)控，成功制備了形貌和性能可控的納濾膜，為高性能納濾膜的設(shè)計提供了新思路。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c17783
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