阳离子单糖直接界面聚合构建高性能纳滤膜及其染料/盐精准分离机制

本研究创新性地通过Fischer糖苷化与季铵化反应合成两种阳离子单糖(ManPy/ManPM)，并作为界面聚合(IP)亲水单体与TMC反应制备纳滤膜(NF)。该膜表面zeta电位显著提升，呈现独特粗糙形貌，对阴离子染料(CR/EBT)截留率>99%，四环素(TC)>92%，最高EBT/NaCl分离因子达741。研究揭示了阳离子表面活性剂促进单糖扩散的IP机制，并证实膜具有优异氯耐受性和长期稳定性，为高盐废水处理提供新思路。

　　

Highlight

• 两种新型阳离子单糖成功用于界面聚合(IP)制备纳滤膜(NF)

• 膜表面zeta电位显著高于传统聚酯膜

• 对阴离子染料(刚果红/铬黑T)截留率>99%

• 四环素(TC)截留率>92%，最高EBT/NaCl分离因子达741

• 阳离子表面活性剂可促进单糖向油相扩散

Materials

实验采用50kDa聚醚砜(PES)超滤膜为基材。D-(+)-甘露糖(99%)、2-溴乙醇(95%)、三甲基氯(TMC,98%)等购自阿拉丁试剂，所有试剂未经纯化直接使用。

Synthesis and characterization of cationic monosaccharides

如图1A所示，首先通过D-(+)-甘露糖与2-溴乙醇的Fischer糖苷化反应合成ManBr。该反应中吡喃糖C1位羟基被质子化形成氧鎓离子中间体，2-溴乙醇作为亲核试剂进攻形成糖苷键。¹H NMR表征显示...

Conclusion

本研究通过IP反应将阳离子单糖ManPy/ManPM与TMC结合，所制备的阳离子聚酯(PE)膜通过Donnan排斥与尺寸筛分的协同作用，展现出精准的污染物截留与分子筛分能力。