據(jù)高分子科技微信公眾平臺(tái)近日訊，天大吳洪、姜忠義教授團(tuán)隊(duì)成功制備超薄聚酰胺納濾膜。納濾膜指的是孔徑在1nm以上，一般1-2nm。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過(guò)的一種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為納米而得名，它截留有機(jī)物的分子量大約為150－500左右，截留溶解性鹽的能力為2－98%之間，對(duì)單價(jià)陰離子鹽溶液的脫鹽低于高價(jià)陰離子鹽溶液。被用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。

　　
　　在實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)中，一般使用的都是反滲透膜，反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過(guò)半透膜 而將這些物質(zhì)和水分離開(kāi)來(lái)。超純水機(jī)上的反滲透膜與超薄聚酰胺納濾膜在物力性質(zhì)上有共同性，但是超純水機(jī)的反滲透膜會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)室對(duì)水質(zhì)的需求不同而采用不同的工藝，而且反滲透膜的價(jià)格要比超薄聚酰胺納濾膜的價(jià)格要貴很多。超薄聚酰胺納濾膜多用在海水淡化上，該膜對(duì)Na離子的去除效果非常好，并且對(duì)海水中除了Nacl之外的其它Na鹽的去除都有不錯(cuò)的效果。

　　
　　傳統(tǒng)界面聚合法形成的聚酰胺皮層厚度多為幾十到上百納米，制約了納濾膜的滲透通量。根據(jù)Freger等建立的聚酰胺層生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，提高胺單體初始濃度可有效降低膜厚度，然而，傳統(tǒng)高分子超濾/微濾基膜的孔密度較低、親水性欠佳，吸附和儲(chǔ)存胺單體能力有限。

　　
　　天津大學(xué)吳洪教授、姜忠義教授團(tuán)隊(duì)采用共價(jià)有機(jī)框架介導(dǎo)界面聚合的策略，利用二維固有孔材料在基底上首先構(gòu)筑高孔隙率超親水層，再進(jìn)行界面聚合，成功制備出超薄聚酰胺納濾膜。合成了具有高比表面積且富含親水基團(tuán)（胺基、酮基）的TpPa-1型共價(jià)有機(jī)框架納米片（covalent organic framework nanosheets，CONs）作為構(gòu)筑單元，在基底上組裝一層CONs復(fù)合基膜（CONs-loading layer composite substrate，CLS）。在界面聚合過(guò)程中，CLS層可高效儲(chǔ)存胺單體，并優(yōu)化單體分布與擴(kuò)散，與TMC聚合后可得到超薄聚酰胺脫鹽膜。

　　
　　首先采用真空輔助自組裝將CONs沉積在商售聚醚砜微濾膜表面制得CLS。通過(guò)改變CONs的沉積量可調(diào)控CLS中胺單體負(fù)載量，進(jìn)而優(yōu)化界面聚合反應(yīng)中胺單體的初始濃度。結(jié)果表明，提高CLS中胺單體負(fù)載量可促進(jìn)界面聚合反應(yīng)的自抑制過(guò)程，聚酰胺層厚度可從70nm減薄至10nm以下。

　　
　　(a) 共價(jià)有機(jī)框架介導(dǎo)的超薄脫鹽膜制備過(guò)程；(b) PES基膜的表面形貌與表面親水性；(c) CLS復(fù)合基膜的表面形貌、表面親水性與斷面形貌；(d) CONs沉積量對(duì)CLS復(fù)合基膜水吸附能力與胺單體儲(chǔ)存能力的影響；(e) CONs沉積量對(duì)復(fù)合聚酰胺膜結(jié)構(gòu)的影響。

　　
　　制得的超薄納濾膜水滲透速率可達(dá)535.5L m-2 h-1 MPa-1，同時(shí)可保持良好的二價(jià)鹽截留率（Na2SO4, 94.3%），是文獻(xiàn)報(bào)道納濾膜水滲透速率的2～8倍。此外，制得的超薄納濾膜在不同鹽濃度、不同操作壓力下均表現(xiàn)出良好的脫鹽性能和長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　
　　(a) PA/CLS膜的分離性能；(b) 納濾性能對(duì)比圖；(c) PA/CLS膜對(duì)不同鹽溶液的分離性能；(d) PA/CLS膜對(duì)不同濃度Na2SO4的分離性能；(e) PA/CLS膜的耐壓性與(f)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　
　　膜技術(shù)的突破對(duì)于整個(gè)水處理行業(yè)來(lái)說(shuō)都是一次不小的進(jìn)步，隨著越來(lái)越多的科學(xué)家對(duì)于水處理行業(yè)的研究和重視，也使得水處理行業(yè)在科學(xué)技術(shù)上的不斷突破，巨大的市場(chǎng)商機(jī)將會(huì)隨著技術(shù)的突破如期而至，滲源純水也將隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，引領(lǐng)水處理行業(yè)的良性發(fā)展，將膜法水處理技術(shù)帶給國(guó)內(nèi)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

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