仿生修饰超亲水PVDF膜：纳米粒子凸起结构用于含油乳化废水处理

本文介绍了一种通过BPGE（支化聚（乙二醇二甲基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯））与多巴胺（DA）共沉积，并结合硫醇-烯点击化学和迈克尔加成反应修饰MTG（单硫代甘油），在PVDF（聚偏氟乙烯）膜表面构建超亲水层的新策略。该改性膜具有优异的超亲水性、水下超疏油性、高分离效率及可重复使用性，在pH 5-11范围内化学稳定性良好，为工业含油废水处理提供了有前景的解决方案。

　　

亮点

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  通过BPGE和DA共沉积在PVDF膜上构建了仿生支化层
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  MTG通过硫醇-烯点击化学和迈克尔加成反应进行二次修饰
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  改性膜呈现超亲水性和水下超疏油性
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  对多种油水混合物和水包油乳液具有高分离效率
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  在循环分离实验中表现出优异的可重复使用性
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  仿生支化涂层在pH 5-11范围内具有良好的化学稳定性

材料

商用微滤PVDF膜（0.45 μm）购自中国海宁伊博过滤厂。乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA, 98%）、二甲基2,2'-偶氮二（2-甲基丙酸酯）（V-601, 98%）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA, 98%）、单硫代甘油（MTG, 97%）、盐酸多巴胺（DA, 98%）、三（羟甲基）氨基甲烷（Tris, 99%）、亚甲蓝（MB）和苏丹III购自阿拉丁工业有限公司。2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（DMPA, 97%）购自西格玛奥德里奇公司。所有化学品均为分析纯，无需进一步纯化即可使用。实验用水为超纯水。

通过CCTP合成支化大分子单体BPGE

支化大分子单体BPGE通过催化链转移聚合（CCTP）合成，如图1A所示。CCTP是一种独特的方法，它使用极少量的钴催化剂即可生产出具有高水平末端乙烯基官能团的聚合物⁴⁹。

如图1B所示，BPGE的¹H NMR谱图在5.6和6.1 ppm处显示出乙烯基质子的特征峰，在2.78和3.28 ppm处显示出GMA单体环氧基的相应峰。由于GMA单体用量较少，¹H NMR谱图中的信号...

结论

总之，我们合成了一种带有侧链环氧基和烯基的新型支化大分子单体BPGE，然后将其与DA共沉积，在PVDF膜表面形成仿生支化层。BPGE用量过大会导致复合膜的亲水性和渗透性下降。通过硫醇-烯点击和迈克尔加成反应对MTG进行二次修饰，接枝到膜表面，赋予该层超亲水性和水下超疏油性。