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石墨烯量子点纳滤膜的仿生修饰及稳定性研究

2021-06-30刘嘉玮郝雨峰苏延磊

化工学报 2021年6期

刘嘉玮,郝雨峰,苏延磊

(天津大学化工学院,天津300072)

引 言

纳滤膜的截留分子量约在200~2000[1],其驱动压力在超滤膜与反渗透膜之间[2],已广泛应用于印染废水处理、生物医药和海水淡化等领域[3-7]。通常复合纳滤膜表面是具备分离选择性能的聚酰胺功能层,决定着纳滤膜的渗透通量和截留性能[8-9]。纳滤膜在长期运行中不可避免会产生膜污染,导致膜通量衰减和分离选择性下降[10]。为了清除膜表面的污染物,通常采用化学清洗方法,但频繁的化学清洗,往往破坏聚酰胺分离层结构[11-12]。因此,提高纳滤膜的稳定性和抗污染能力,成为膜科学研究和工程应用的重要问题。

研究多从多孔基膜制备、界面聚合调控以及膜表面修饰等方面,提高纳滤膜的稳定性[13-19]。项军等[20]通过在基膜中添加TiO2粒子,改善了基膜的力学性能和热稳定性能。汪菊等[21]在经多巴胺改性的管式Al2O3超滤膜上,成功制备出GO/Al2O3复合纳滤膜,提高了纳滤膜在水溶液中的稳定性。Peng等[22]采用一种带有季铵的新型单体,通过二次界面聚合有效地对聚酰胺膜进行表面改性,在高盐浓度下纳滤膜具有良好的防污性能和稳定性。

石墨烯量子点(GQDs)是一种准零维纳米材料,具有良好的水分散性能[23]。前期研究发现GQDs作为水相单体,与油相中均苯三甲酰氯(TMC)单体直接进行界面聚合,能够制备出具有超快的分子分离性能的纳滤膜,但GQDs-TMC纳滤膜的抗污染性能有待加强[24]。细胞膜流体镶嵌模型中的磷酰胆碱(PC)是典型的两性离子结构,两性离子基团形成了稳定的水化层[25-26],赋予了细胞膜表面良好的抗污染性能[27-28]。……

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