蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部教授靳健課題組針對(duì)傳統(tǒng)的聚酰胺反滲透膜依賴于有毒胺單體帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)問題，提出采用天然多酚化合物作為單體的新型聚酯反滲透膜。日前，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—水》上。
此項(xiàng)研究首要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于用單寧酸（TA，一種可從植物中廣泛提取的酚類物質(zhì)）取代傳統(tǒng)有毒的間苯二胺來制備反滲透膜材料。與間苯二胺單體相比，單寧酸的反應(yīng)活性較低，無法通過傳統(tǒng)的界面聚合形成致密、無缺陷的脫鹽層。為了克服傳統(tǒng)反滲膜制備過程中由于間苯二胺單體毒性所帶來的一系列安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，靳健團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性的提出了界面催化聚合，大幅提升天然多酚類化合物或多羥基化合物在界面聚合反應(yīng)過程中的活性，成功制備出脫鹽性能可以媲美商用苦咸水脫鹽用反滲透膜材料。
研究團(tuán)隊(duì)在水相溶液中引入了十六烷基三甲基氯化銨。十六烷基三甲基氯化銨分子中季銨鹽基團(tuán)通過其Lewis酸性質(zhì)有效催化酚羥基與酰氯之間的反應(yīng)。同時(shí)十六烷基三甲基氯化銨兼具表面活性，使得單寧酸在界面局部富集。通過十六烷基三甲基氯化銨的表面活性和催化作用，最終形成平滑且高交聯(lián)度的聚酯反滲透膜。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬以及中性分子截留測(cè)試，顯示界面催化聚合制備聚酯反滲透膜其平均孔徑約0.4納米，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)界面聚合制備的聚酯分離膜（平均孔徑~1納米）。
此外，通過界面催化聚合方法制備的聚酯反滲透膜表面光滑平整，具有十分優(yōu)異的抗污染性能。在循環(huán)過濾過程中，經(jīng)簡(jiǎn)單的純水清洗即可實(shí)現(xiàn)膜表面的污染物的去除和膜面的再生，膜通量恢復(fù)率達(dá)到97%。與此相比，傳統(tǒng)的聚酰胺反滲透通量恢復(fù)率不到40%。
該研究為反滲透膜材料的“綠色”制備革新技術(shù)提供了強(qiáng)力助推。在全球水需求持續(xù)增長(zhǎng)的大背景下，引入無毒、生物可降解的新型膜材料，將能有效緩解傳統(tǒng)膜材料在生產(chǎn)以及使用過程中的風(fēng)險(xiǎn)，或?qū)⑼苿?dòng)學(xué)術(shù)和工業(yè)界設(shè)計(jì)更多性能優(yōu)異、成本可控且環(huán)境友好的下一代分離膜，為水資源可持續(xù)利用提供新思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s44221-025-00419-6
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-8-3451-0.html膜“綠色”制備有了革新技術(shù)
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