通过TA功能化处理，提高带正电的MoS2/PEI纳滤膜的透水性能和抗污染能力，从而有效实现染料的海水淡化

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Enhanced water flux and antifouling of a positively charged MoS 2/PEI nanofiltration membrane through TA functionalization for effective dye desalination

本研究通过将茶多酚修饰的MoS?纳米片嵌入聚酰胺分离层，制备了一种具有高水通量（较未修饰膜提高45.2%）和抗污染性能（染料截留率>93%）的纳米过滤膜。该膜通过协同作用优化了孔径结构和亲水性，同时保持高镁离子截留率92.8%。

　　近年来，随着工业和纺织业的快速发展，废水处理技术成为环境保护的重要课题。特别是对于含有大量染料和盐分的纺织废水，传统的处理方法往往面临效率低下、成本高昂以及膜污染等问题。因此，研究开发具有高效分离性能和抗污染能力的新型膜材料显得尤为迫切。在这一背景下，聚酰胺纳米滤膜因其良好的分离效率和操作简便性而受到广泛关注。然而，这类膜在处理复杂废水时，仍然存在“效率与污染”之间的权衡问题，即在提高通量的同时，容易导致膜污染，从而影响其长期运行效果。

为了克服上述问题，研究人员尝试通过引入功能化的纳米材料来优化膜的性能。其中，二硫化钼（MoS?）因其独特的层状结构、可调的层间距以及表面功能化能力，被认为是提升纳米滤膜性能的一种理想材料。MoS?的原子级光滑表面能够减少污染物在膜表面的吸附，而其层状结构则有助于形成更多的纳米通道，从而提高膜的通量。然而，MoS?本身具有一定的疏水性，容易发生团聚，这在水性体系中难以实现均匀分散，因此需要对MoS?进行表面改性，以增强其在聚酰胺基质中的兼容性。

在此基础上，研究者引入了单宁酸（TA）作为MoS?的改性剂。TA是一种天然来源的植物提取物，具有丰富的酚羟基和芳香环结构，这使得TA能够通过氢键和π-π堆积作用与MoS?纳米片结合。这种结合不仅增强了TA在MoS?表面的附着力，还提高了膜的亲水性，从而降低了膜污染的发生概率。此外，TA的引入还能够形成一层稳定的水合层，进一步增强膜的抗污染能力。研究结果表明，通过将TA修饰的MoS?纳米片（TA-MoS?）嵌入到聚酰胺选择层中，可以显著提高膜的通量，同时保持对盐分和染料的高截留率。

在本研究中，采用界面聚合的方法制备了三种具有正电荷的纳米滤膜。第一种是传统的聚酰胺膜，使用聚乙烯亚胺（PEI）作为水相单体，三甲基氯硅烷（TMC）作为有机相单体。第二种是将MoS?纳米片嵌入到聚酰胺层中，从而提高膜的通量。第三种则是将TA修饰的MoS?纳米片嵌入到聚酰胺层中，以进一步优化膜的性能。研究结果表明，TA-MoS?嵌入的膜（TAM）在纯水通量上比未修饰的MoS?嵌入膜（TSM）提高了45.2%，同时保持了对MgCl?的高截留率（92.8%）。这表明TA的引入不仅提升了膜的通量，还有效改善了膜的抗污染能力。

为了进一步评估TAM膜在处理复杂废水中的性能，研究者对其对具有不同电荷能力和分子量的染料分子的截留行为进行了系统研究。实验结果表明，TAM膜对染料的截留率超过了93%，显示出良好的抗污染能力。这不仅验证了TA在提升膜性能方面的有效性，也为未来的膜材料设计提供了新的思路。

此外，研究还发现，TA的引入不仅提高了膜的亲水性，还优化了膜的孔径分布，使其在保持高截留率的同时，具有更低的盐分渗透率。这种结构上的优化有助于提高膜的分离效率，同时降低能耗。因此，TA-MoS?纳米片在聚酰胺基质中的嵌入，为实现高效、低能耗、抗污染的纳米滤膜提供了一种可行的解决方案。

在实际应用中，这种新型膜材料可以用于处理复杂的纺织废水，有效去除其中的染料和盐分，同时减少膜污染的发生。由于TA的天然来源和低成本特性，这种膜材料在大规模应用中具有较高的可行性。此外，TA的引入还能够提高膜的稳定性，使其在长期运行中保持较高的性能。因此，这种膜材料不仅在实验室条件下表现出色，也在实际应用中具有广阔前景。

总之，本研究通过将TA修饰的MoS?纳米片嵌入到聚酰胺选择层中，成功制备了一种具有高通量、高截留率和良好抗污染能力的新型纳米滤膜。这种膜材料在处理复杂废水方面表现出优异的性能，为未来的废水处理技术提供了重要的参考价值。未来的研究可以进一步探索TA-MoS?纳米片在不同废水处理场景中的应用潜力，同时优化其制备工艺，以提高其经济性和可持续性。