高透的纳米纤维复合材料纳米过膜通过可控制的界面共聚化
Qihang Wang1, He Ren1, Hongyang Ma1,2
1State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.
ACS applied materials & interfaces
|May 19, 2025
概括
一种新的纳米纤维复合材料纳米过膜是使用受控界面聚合来开发的. 这种先进的膜提供了显著增强的水流和优异的硫酸盐排斥,克服了传统的过限制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 纳米纤维膜对于净水至关重要.
- 开发具有高透性和选择性的膜仍然是一个挑战.
- 现有的膜往往会受到性能权衡的影响.
研究的目的:
- 开发一个超薄的纳米纤维复合材料纳米过 (NF) 膜.
- 为了提高透性和排斥性能.
- 研究特定单体在膜制造中的作用.
主要方法:
- 在硫化聚乙硫 (SPES) 纳米纤维基板上通过界面共聚合制造复合NF膜的制造.
- 使用了2,5-diaminobenzenesulfonic acid (2,5-DABSA) 和piperazine (PIP) 作为水性单体,以及trimesoyl化物 (TMC) 作为有机单体.
- 采用分子动力学模拟来了解单体扩散和膜结构.
主要成果:
- 开发了一种超薄的聚胺屏障层 (∼56 nm),具有增强的静电相互作用.
- 达到137.4L/m2·h的透流量,是传统NF膜的四倍.
- 证明了优异的双价盐 (Na2SO4) 排斥 (99.4%) 和改善了对牛血清白蛋白的抗污染性.
- 优化单体比率 (PIP:2,5-DABSA) 来控制交叉链接和孔径大小.
结论:
- 开发的复合NF膜有效地打破了透性-选择性权衡.
- 2,5-DABSA的加入显著增强了负电荷,改善了硫酸盐排斥和防性.
- 膜显示了高效和强大的水处理应用的巨大潜力.
