基于顺序硼氧烷/硼酸酯交联策略的高性能疏松纳滤膜孔结构与亲水性调控研究

【编辑推荐】本研究创新性地采用顺序真空辅助浸涂技术，通过聚羟基聚合物与硼酸修饰聚合物的双重交联（硼羟基脱水缩合形成硼氧烷及残余B-OH与邻二醇形成硼酸酯），精准调控疏松纳滤膜（LNF）的微孔结构与亲水性。优化膜展现出卓越渗透性（36.2 L m-2 h-1 bar-1）、超高染料/盐分离因子（NaCl/DR23达1278.3）及优异抗污染性能（FRR>94.1%），为复杂染料废水处理提供新策略。

　　

亮点

本研究通过顺序硼氧烷/硼酸酯交联策略，在PAN基底上构建了具有可调微孔结构和增强亲水性的疏松纳滤膜（LNF）。双重交联机制（真空诱导硼羟基缩合形成硼氧环+残余B-OH与NMDG邻二醇形成硼酸酯）实现了孔径精准调控，膜性能显著提升——渗透性达36.2 L m^-2 h^-1 bar^-1，NaCl/DR23分离因子高达1278.3，且对多种污染物展现卓越抗污性（FRR>94.1%）。

合成与表征PGMA-g-NMDG

通过环氧-胺开环反应合成亲水性聚羟基聚合物（PGMA-g-NMDG）：将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）与N-甲基-D-葡糖胺（NMDG）在无水DMSO中70℃反应24小时（方案1A）。FTIR显示1080 cm^-1处特征峰证实仲羟基形成，¹H NMR中δ 3.2-3.8 ppm多重峰对应NMDG亚甲基质子，证明成功接枝。该聚合物水溶性优异（溶解度>50 mg/mL），为后续构建亲水性硼酸酯网络奠定基础。

结论

通过自由基聚合合成水溶性PGMA-g-NMDG，与PGMA-g-PBA在PAN基底上真空辅助接枝，形成水稳定的硼氧烷-硼酸酯互穿网络。该策略通过浸涂浓度和交联顺序（先PGMA-g-PBA或先PGMA-g-NMDG）精准调控选择性层孔径，膜性能超越现有技术——盐渗透率提升40%，染料截留率>99%，且长期运行稳定性优异，为工业染料废水处理提供创新解决方案。