基于聚丙烯腈共聚物胶束构建高渗透性油水乳液分离膜的新策略

《Journal of Membrane Science》：High-permeability membranes prepared from poly(acrylonitrile)-based random copolymer micelles for oil/water emulsion separation

本文提出一种胶束聚集新策略，通过聚丙烯腈基共聚物胶束的自组装制备具有均匀表面孔隙和指状内部孔道的高渗透分离膜。与传统非溶剂诱导相分离（NIPS）膜相比，P(AN-co-DAAM)胶束膜的水渗透性达1398 L·m-2·h-1·bar-1，重力驱动通量提升至88.3 kg·m-2·day-1，且截留率接近100%，为高性能分离膜设计提供了新思路。

　　

材料

丙烯腈（AN）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）、丙烯酸乙酯（EA）经碱性氧化铝柱纯化，丙烯酸（AA）通过减压蒸馏纯化，双丙酮丙烯酰胺（DAAM）采用30/70（v/v）混合溶剂重结晶纯化。

PAN基共聚物的合成与表征

通过自由基聚合法合成了PAN及系列PAN基共聚物，包括三种两亲性共聚物和一种疏水性无规共聚物。两亲性共聚物涵盖聚（丙烯腈-共-丙烯酸）[P(AN-co-AA)]、P(AN-co-DAAM)和聚（丙烯腈-共-N,N-二甲基丙烯酰胺）[P(AN-co-DMA)]，疏水性共聚物为聚（丙烯腈-共-丙烯酸乙酯）[P(AN-co-EA)]。典型示例如方案1所示的P(AN-co-DAAM)合成路径。

结论

本研究采用共聚物胶束策略调控O/W乳液分离膜的孔结构。该策略通过胶束在凝固浴中有序聚集，形成表面孔隙均匀、内部指状孔道丰富的膜结构。此方法适用于P(AN-co-AA)、P(AN-co-DMA)、P(AN-co-DAAM)及P(AN-co-EA)等多种共聚物，为高性能分离膜的制备提供了简单、可扩展的新途径。