基于双季铵化咪唑啉新型水相单体制备的高通量抗菌型松散TFC膜实现染料/盐高效分离

（编辑推荐）本研究通过分子设计首次合成季铵化1,2-双(N-氨乙基咪唑啉)乙烷(QBAIE)作为抗菌水相单体，采用原位界面聚合(IP)技术构建松散型薄层复合(TFC)膜。该膜展现142.7 L m-2h?1 bar?1的高水通量、99%刚果红(CR)截留率和1.5% NaCl截留率，CR/NaCl分离因子(α)达98.5，并通过季铵化咪唑啉基团实现对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的接触杀菌。

　　

Highlight

通过分子设计首次报道了新型季铵化1,2-双(N-氨乙基咪唑啉)乙烷(QBAIE)作为抗菌水相单体。采用原位界面聚合工艺制备的高性能松散薄层复合(TFC)膜，其优化后表现卓越分离性能：超高水渗透性(142.7 L m^-2h^?1 bar^?1)、强刚果红截留(CR, 99.0%)和低盐截留(NaCl, 1.5%)，CR/NaCl分离因子(α)高达98.5。

Section snippets

QBAIE制备

图1A展示了QBAIE的合成路线：将BAIE与2-溴乙胺氢溴酸盐在80℃水溶液中反应24小时，经乙醇沉淀纯化后获得82%收率的白色固体。

膜制备

图1B显示通过界面聚合工艺，以QBAIE为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体，在聚砜(PSF)超滤基膜上构建功能分离层。

Structural and performance analysis for QBAIE

红外光谱(FTIR)显示QBAIE在2937 cm^?1处出现C-H伸缩振动峰，1638 cm^?1(C=N)和1271 cm^?1(C-N)特征峰证实分子结构。¹H NMR谱中1.51 ppm处胺基质子信号验证了季铵化成功。

Conclusion

首次通过界面聚合(IP)成功制备具有原位抗菌特性的QBAIE-TMC松散TFC膜。其松散结构功能层实现超高水通量(142.7 L m^-2h^?1 bar^?1)，染料截留>94%而盐截留<4%，主要依靠尺寸筛分机制，电荷排斥起辅助作用。