2024年11月28日   欢迎光临聚合物分离膜及其表界面工程课题组!
当前位置:首页 > 组内动态 > 组内新闻

热烈祝贺SIEPM课题组硕士生李万隆在ACS Appl. Polym. Mater.上发表论文

发布日期:2023-07-13 09:18  作者:李万隆  编辑:李金博  访问量:873

聚酰胺薄层复合纳滤膜广泛用于海水脱盐、污水处理等领域,界面聚合法由于反应条件温和、高效快速而成为了制备聚酰胺薄层复合纳滤膜的重要方法。然而,传统的界面聚合基底如聚醚砜、聚砜膜超滤膜耐有机溶剂性能差、孔隙率低,聚烯烃微滤膜具有良好的耐有机溶剂稳定性和高孔隙率的优点,但其疏水性限制了其在界面聚合领域的应用。在本文中(如图1),我们通过阿魏酸/三价铁(FA/Fe3+)首先对疏水聚丙烯微孔膜(MPPM)进行表面亲水化改性,然后通过界面聚合制备了结构稳定的聚酰胺薄层复合纳滤膜。

image.png

 1 基于亲水化的MPPM制备纳滤膜

我们通过绿色、快速的FA/Fe3+沉积体系对MPPM进行表面改性,沉积后膜具有良好的亲水性、能够有效储存水相单体,并且在多种有机溶剂如乙醇、乙酸乙酯中保持稳定性(如图2)。

image.png

2. (a)MPPM和沉积不同时间的MPPM的水接触角。(b)MPPM和沉积不同时间的MPPM的吸附胺类单体容量。(c)沉积MPPM横截面的激光共聚焦图像。(d) 沉积MPPM膜的有机溶剂浸出液的紫外图像。

在亲水改性的基底表面通过界面聚合进一步制备了聚酰胺薄层复合纳滤膜,通过SEMAFM图像可知在基膜表面形成了一层120165 nm左右的聚酰胺分离层(如图3)。

image.png

3. 纳滤膜的(a)SEM表面, (b)AFM表面和(c)SEM横截面图像。

在沉积时间为90 min,水相单体浓度为2 g/L,油相单体浓度为1.5 g/L的条件下,制备的纳滤膜具有良好的性能和有机溶剂稳定性,在多种有机溶剂浸泡24 h仍然对硫酸钠具有98%以上的截留率,证明聚酰胺薄层复合纳滤膜保持优异的结构稳定性,同时和近期报道的薄层复合纳滤膜相比具有较好的纳滤性能(如图4)。

image.png

4. (a)薄层复合纳滤膜的有机溶剂稳定性。(b)本工作中薄层复合纳滤膜和商品化纳滤膜、近期报道的其它薄层复合纳滤膜的性能比较。

本工作通过绿色、环保且快速的沉积体系对疏水MPPM基底进行亲水化改性,为拓展界面聚合的基底提供了新的技术路线,有望推动聚酰胺薄层复合纳滤膜在严苛环境下的应用和发展。

相关成果以“Interface Engineering of Microporous Polypropylene Membranes for Polyamide Thin-Film Composite Nanofiltration Membranes with Robust Structure and Superior Performance”为题目发表在ACS Applied Polymer Materials期刊。该文章第一作者为硕士研究生李万隆,通讯作者为万灵书教授。

DOI: 10.1021/acsapm.3c00852