基于稳定引发剂固定的两亲性分子刷接枝纳滤膜：渗滤液复杂污染的双重防御策略

《Journal of Membrane Science》：Amphiphilic Molecular Brush-Grafted Nanofiltration Membranes via Stable Initiator Immobilization: A Dual Defense Strategy Against Complex Fouling in Leachate

本文开发了一种新型双重防御功能化抗污染纳滤（NF）膜，通过共价接枝引发剂α-溴异丁酸（Biba）并依次接枝两性离子聚合物（PSBMA）和氟聚合物（PHFBM）刷，实现了对渗滤液复杂污染物的优异抗污性能（FDR仅12.4%，FRR达94.7%）。该策略通过稳定的引发剂固定技术（SI-ATRP）替代了传统有毒引发剂和不稳定的聚多巴胺涂层，为可持续渗滤液处理提供了新方案。

　　

材料

商用纳滤膜（FilmTec? NF90）购自GUOCHU科技有限公司（厦门，中国），用于改性实验。二碘甲烷（98%）、甘油、葡萄糖、蔗糖、棉子糖、异丙醇（98%）、2,2,3,4,4,4-六氟丁基甲基丙烯酸酯（HFBM）（96%）、2-吗啉乙磺酸（MES）和三(2-吡啶甲基)胺（TPMA）购自麦克林生化有限公司（中国）。氯化钠（NaCl）、氯化镁（MgCl₂）、硫酸钠（Na₂SO₄）、氯化铜（CuCl₂）、α-溴异丁酸（98%）、聚乙烯亚胺（PEI）等试剂均按标准流程纯化使用。

改性膜的物理化学性质

通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察改性膜的表面形貌和粗糙度。结果显示，所有聚酰胺（PA）膜均呈现典型的“脊谷”结构（图2a）。与原始NF90膜相比，NF-PEI膜表面因覆盖PEI网络而出现更多平坦区域。接枝PSBMA刷后，NF-PSBMA膜表面的脊状结构增加，而接枝PHFBM后，NF-PHFBM膜表面趋于平滑，表明氟聚合物刷形成了均匀覆盖层。X射线光电子能谱（XPS）证实了Biba引发剂及聚合物刷的成功接枝，其中氟元素信号的出现明确指示了PHFBM的存在。

结论

本研究成功制备了一种具有双重防御功能的纳滤膜，通过化学接枝PEI-Biba引发剂，并利用表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）技术依次接枝两性离子聚合物（PSBMA）和氟聚合物（PHFBM）刷，有效解决了垃圾渗滤液处理中的膜污染难题。该化学接枝引发剂策略在环境可持续性和涂层稳定性方面均优于传统的聚多巴胺辅助Bibb接枝方法，为高性能抗污染纳滤膜的开发提供了新思路。