利用二甲基异山梨醇作为绿色溶剂，从膨胀聚苯乙烯废弃物中制备用于水处理的可持续膜

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Sustainable Membranes for Water Treatment from Expanded Polystyrene Waste Using Dimethyl Isosorbide as a Green Solvent

发泡聚苯乙烯废料经磺化改性制备水处理功能膜，证实3%和5%磺化度样品（EPS-3、EPS-5）成功引入磺酸基团，优化溶剂二甲基异isorbide兼顾粘度、相容性与成本。膜具有对称多孔结构（孔隙率74%±2%），磺化度提升使水通量达4.83 L·m?2·h?1（9 bar），染料脱除率97%，杨氏模量保持127-146.5 MPa，实现固废资源化与高效水处理协同。

　　

本研究报道了通过直接磺化处理，将膨胀聚苯乙烯（EPS）废弃物转化为可用于水处理的功能性膜的方法，磺化程度分别为3%和5%（分别称为EPS-3和EPS-5）。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、酸碱滴定和差示扫描量热法证实了?SO₃H基团的成功引入。二甲基异山梨醇被确定为制备该膜的最佳溶剂，因为它具有适中的粘度、良好的聚合物亲和性以及较高的成本效益。这些膜呈现出不对称的多孔结构：随着磺化程度的增加，孔径和渗透通量也随之增大，但总孔隙率仍保持在约74%。水的接触角从纯EPS的90.7°降至EPS-3的84.9°，再到EPS-5的71.2°，表明其润湿性提高，吸水能力增强（从2.9%增加到11.6%）。在9巴的压力下，EPS-5的渗透通量从1.01 L·m^–2·h^–1增加到4.83 L·m^–2·h^–1，同时活性黑5（ Reactive Black 5）的截留率在5巴压力下从94%上升至97%。膜的机械性能得到保持，杨氏模量介于146.5 MPa至127.2 MPa之间，拉伸强度也较为稳定。总体而言，本研究提供了一种可持续且经济有效的方法，可将不可生物降解的EPS废弃物转化为有价值的膜，用于压力驱动的水处理过程，从而同时解决聚合物废弃物管理和水污染问题。