表面增强交联法制备耐碱耐氯纳滤膜及其协同稳定机制研究

这篇研究通过乙二胺(EDA)和聚丙烯酸(PAA)的序贯接枝策略，在哌嗪-均苯三甲酰氯(PIP-TMC)聚酰胺(PA)层构建了表面增强交联结构。改性后的IP-EDA/PAA膜展现出优异的耐碱(pH 13)和耐氯(80,000 ppm·h)性能，其协同保护机制包括：PAA网络的封端保护、氢键替代的表面交联强化、牺牲性聚酰胺亚层分解以及聚电解质层的电荷排斥效应。该工作为极端化学环境下稳定运行的纳滤膜设计提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过乙二胺(EDA)和聚丙烯酸(PAA)的序贯接枝策略，在传统聚酰胺(PA)纳滤膜表面构建了增强交联结构。这种创新设计赋予膜材料四大协同防护机制：PAA网络形成的物理屏障、表面交联强化的化学稳定性、牺牲性亚层分解的缓冲作用，以及聚电解质层的电荷排斥效应。

Materials

实验采用聚醚砜(PES)超滤膜作为基底，哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)作为界面聚合单体。关键改性试剂包括丙烯酸(AA)、碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，所有化学品纯度均≥97%。

Membrane characterizations

扫描电镜(SEM)显示：原始PES膜表面光滑，界面聚合后形成典型结节状结构。EDA接枝未改变表面形貌，而PAA修饰显著增大了结节尺寸。这种形貌演变证实了PAA成功交联在膜表面。

Conclusion

通过EDA/PAA序贯接枝制备的IP-EDA/PAA膜展现出卓越的化学稳定性：在pH 13碱液中浸泡5天后保持86.8%的Na₂SO₄截留率，累计80,000 ppm·h氯暴露后截留率仍达93.8%。该研究为开发适用于极端环境的纳滤膜提供了有效策略。