水质与人类健康密切相关，水污染仍然是一个全球性的重大问题[1]。因此，开发高效的水生产策略至关重要。膜分离技术因其低能耗、操作简便、无二次污染以及较大的分离系数而成为首选解决方案，并被广泛用于分离、浓缩、净化和精炼过程[2,3]。膜通常根据孔径大小分为四类：微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜[4,5]。在常用的聚合物膜材料中，包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏二氟乙烯（PVDF）[[6], [7], [8], [9]]，PVDF近年来受到了广泛关注并取得了前所未有的发展[[10], [11], [12]]。然而，其固有的疏水性给抗污染性能的开发带来了挑战，因为膜表面性质显著影响分离性能[13,14]。
大量研究表明，在分离过程中，由于颗粒、胶体颗粒和溶质大分子与膜之间的物理或化学相互作用导致的膜污染会严重降低性能。这种现象已成为当前膜研究中的一个关键问题。特别是蛋白质污染物常常在膜表面引起浓度极化，导致通量减少和长期稳定性下降[15,16]。因此，通过有效且简单的方法提高膜的亲水性已成为主要的研究焦点[17,18]。物理和化学改性方法都得到了广泛探索[[19], [20], [21]]。例如，Bi等人将Fe3O4@ZIF8纳米材料掺入聚合物基质中，用于有机溶剂纳滤[22]。Liu等人用N-乙烯基-2-吡咯烷酮（NVP）对PVDF膜进行改性，表现出优异的抗污染特性[23]。Gao等人通过将含有亲水性羟基（-OH）的胺分子接枝到聚氯乙烯（PVC）链上，实现了99.1%的BSA拒收率[24]。然而，这些方法往往面临表面涂层不稳定的问题，导致长期稳定性差和通量显著下降，这突显了在通量和抗污染性能之间取得平衡的挑战。
因此，聚合物材料柔性链之间的缠结应是一种有效的解决方案。Wu和Zhang之前的研究表明，将苯乙烯-马来酸酐（SMA）与PVDF混合可以形成链缠结，在膜表面形成含有功能性酸酐基团的沉积层[26,27]。在此基础上，我们建立了聚乙二醇（PEG）接枝层，在膜表面形成结合的水层，从而增强了抗污染能力[28]。虽然链结构显示出潜力，但网络结构表现出更优越的抗污染性能。目前，含有-OH的聚合物在膜技术中受到了最多的关注[25]。例如，聚乙烯醇（PVA）是一种高强度且无毒的聚合物，含有大量的-OH基团[29]，可以形成更厚的结合水层，并在渗透蒸发[30,31]和废水膜[32,33]中受到关注。然而，PVA的溶解度有限（仅溶于水，微溶于DMSO）[34]且熔点高（>210°C，远高于PVDF）[35]，这对传统的接枝方法提出了挑战。因此，探索利用PVA进行膜改性的策略非常重要。
在这项工作中，我们采用物理共沉积和桥接接枝方法制备了PVDF/SMA-g-PEG-g-PVA膜，在膜表面构建了超分子羟基束（一种多羟基长链聚合物）。我们系统地研究了不同PVA浓度对膜表面特性的影响，包括化学结构、表面形态、性能和抗污染机制。在膜表面构建并观察了超分子羟基束隔离层（SHBIL），在最佳PVA浓度8%时，实现了超过97%的牛血清白蛋白（BSA）拒收率，显示出优异的抗污染性能。这项研究为PVDF膜的接枝改性提供了创新见解，并为理解抗污染机制提供了有价值的视角。
