丙烯腈-DMAEMA共聚物基交联正电荷纳滤膜的制备与性能研究：实现水体硬度和阳离子消毒剂同步高效去除

本研究创新性地采用两亲性共聚物AN-DMAEMA与PDMAEMA共混体系，通过非溶剂致相分离（NIPS）结合5分钟退火-交联后处理，成功构建兼具高正电荷密度（等电点9.07）和精确孔径调控（0.84 nm）的纳滤膜（NF）。该膜在0.4 MPa下实现9.56 L/(m2·h·bar)通量，对MgCl2/CaCl2截留率达94.2%/95.1%，对PHMB/CHX/HDI阳离子消毒剂截留率超93%，并展现89.5%的BSA动态污染通量恢复率，为同步去除水体Ca2+/Mg2+和阳离子污染物提供新方案。

　　

Highlight

本研究成功通过两亲性共聚物丙烯腈-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯（AN-DMAEMA）与均聚物PDMAEMA的共混体系，结合非溶剂致相分离（NIPS）成膜技术和5分钟退火-交联后处理工艺，制备出具有电荷-孔径协同调控功能的正电荷纳滤膜（positively charged NF）。实验表明，通过调节PDMAEMA共混比例可调控相分离程度，进而实现膜材料正电荷密度与孔径的协同优化。当共混比例为20%时，最优化的NADBPD-20%膜具备0.84 nm的平均孔径（μ_p）和9.07的等电点（IEP），在0.4 MPa操作压力下水通量达9.56 L/(m²·h·bar)，对MgCl₂和CaCl₂的截留率分别为94.2%和95.1%。在pH=5条件下，对聚六亚甲基双胍盐酸盐（PHMB）、氯己定（CHX）和己脒定二异硫氢酸盐（HDI）的截留率分别高达99.3%、98.4%和93.0%。该膜对牛血清白蛋白（BSA）溶液展现出优异的静态抗污染性能，动态过滤污染后的通量恢复率达89.5%。模拟废水处理实验验证了其同步实现硬水软化和阳离子消毒剂去除的双重能力，并在MgCl₂/CHX混合溶液过滤中保持36小时的连续运行稳定性。

Conclusions

通过两亲性共聚物AN-DMAEMA与均聚物PDMAEMA的共混体系，结合NIPS成膜和5分钟退火-交联后处理工艺，成功制备出具有电荷-孔径协同调控功能的正电荷纳滤膜。实验证明，调节PDMAEMA共混比例可同步优化膜的正电荷密度和孔径分布。当共混比例为20%时，该膜展现出卓越的二价阳离子（Ca²⁺/Mg²⁺）和阳离子消毒剂截留性能，兼具良好的抗污染性和长期运行稳定性，为水体中硬度离子与阳离子污染物的同步高效去除提供了创新解决方案。