利用功能化的SAPO-34材料制备高性能纳米过滤膜：助力高效海水淡化和药物微量污染物去除

《Polymers for Advanced Technologies》：Engineering High-Performance Nanofiltration Membranes With Functionalized SAPO-34: Toward Efficient Desalination and Pharmaceutical Micropollutant Rejection

制备了具有高水通量、抗氯性和二价离子选择性的薄层复合膜，通过共价修饰功能化SAPO-34材料提升膜性能。研究采用XRD、TEM、FTIR等表征手段验证材料合成与膜结构，结果表明添加0.025%-0.05% wt功能化SAPO-34的膜较对照组通量提升至60-64 LMH，二价离子 rejection >95%，氯耐受时间达16-32小时。

　　

摘要

获得清洁水是基本的人权。基于膜的过滤工艺能耗较低，但也存在一些缺点，如氯的不稳定性、污染问题以及通量与截留率之间的权衡。本研究通过将功能化的SAPO-34共价修饰到活性层中，制备出了高通量、耐氯且具有二价离子选择性的薄膜复合（TFC）膜。首先合成了SAPO-34，然后对其进行三胺功能化处理，并通过粉末XRD、TEM、SEM-EDX、FTIR和TGA进行了表征。在制备聚酰胺层的过程中，将功能化的SAPO-34以不同的重量百分比（0.025%和0.05%）分散到哌嗪水溶液中，并使用三甲基磺酰氯进行交联。所得到的薄膜复合膜通过ATR-FTIR、AFM、SEM、EDX、WCA和Zeta电位等手段进行了全面表征。与对照组PP膜（通量33 LMH）相比，0.025 PPSAPO和0.05 PPSAPO膜的渗透通量分别达到了60 LMH和64 LMH。此外，这些膜对二价离子的截留率较高（超过95%），而对单价离子的截留率较低（在15巴压力下约为20%），表现出二价离子的选择性。同样，新膜对药物污染物的截留效果也与对照组膜相当或更好。此外，这些膜在氯浓度高达500 ppm（NaOCl）的条件下，稳定性优异，可稳定使用16–32小时，而对照组膜仅能稳定4小时。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。