新型3,3′-二氨基-Tr?ger's base聚酰胺薄膜复合纳滤膜：高选择性、强酸耐受性与抗污染性能研究

针对传统聚哌嗪酰胺TFC纳滤膜在强酸条件下易水解失效的瓶颈，研究人员通过合成新型Tr?ger's base二胺单体（DATB），采用非溶剂诱导相转化（NIPs）和界面聚合（IP）技术制备了高性能聚酰胺纳滤膜。该膜在pH=1时对重金属离子（Fe3+/Ni2+/Cr3+）和染料（如结晶紫）的截留率均>96%，且在20 wt% H2SO4中浸泡30天后Na2SO4截留率仍保持89.3%，其V型刚性结构同时赋予优异抗污染性能，为酸性废水处理提供了创新解决方案。

　　

酸性废水处理正成为全球环境治理的严峻挑战，冶金、采矿和纺织工业排放的强酸性废水中含有大量重金属离子和有机染料，传统处理方法面临效率低、成本高的困境。其中，纳滤（NF）技术因其高效节能的特性备受关注，但商用聚哌嗪酰胺薄膜复合（TFC）纳滤膜在强酸条件下会发生酰胺键水解，导致性能急剧下降。尽管已有研究通过引入磺酸基团或交联聚乙烯亚胺提升耐酸性，但这些膜往往存在制备工艺复杂、选择性不足等问题。

针对这一难题，浙江理工大学的研究团队创新性地设计了一种无甲烷基团的Tr?ger's base（TB）二胺单体——3,3′-二氨基-Tr?ger's base（DATB），并采用非溶剂诱导相转化（NIPs）结合界面聚合（IP）技术，成功制备出具有V型刚性结构的聚酰胺TFC纳滤膜。该研究发表在《Desalination》期刊，为解决酸性废水处理中的膜材料瓶颈提供了突破性方案。

关键技术方法包括：1）通过核磁共振（¹H/¹³C NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征DATB单体结构；2）将DATB掺入聚醚砜（PES）铸膜液，经NIPs法制备支撑层；3）优化界面聚合条件（1.0 wt% DATB与0.075 w/v% TMC配比）；4）采用动态过滤实验评估膜在pH=1条件下对重金属（FeCl₃等）和染料的截留性能；5）通过30天强酸（20 wt% H₂SO₄）浸泡测试验证长期稳定性。

材料表征与膜制备
DATB单体的V型刚性结构经核磁共振确认（图S1-S2），其C-N-C键的横向伸缩振动（1207 cm^?1）特征峰表明TB基团成功合成。通过调节DATB在PES铸膜液中的浓度，获得具有均匀孔径分布的支撑层，为后续界面聚合奠定基础。

分离性能测试
最优条件下制备的膜对Na₂SO₄截留率达98.1%（中性条件），在pH=1时对Fe³⁺/Ni²⁺/Cr³⁺的截留率分别达99.6%、97.3%和96.7%，选择性分离因子（SF）显著（Fe³⁺/H⁺为68.6）。染料截留方面，结晶紫（CV）和刚果红（CR）的截留率均超99%，优于同类报道。

耐酸与抗污染性能
该膜在20 wt% H₂SO₄中浸泡30天后，Na₂SO₄截留率仅下降8.8%，显著优于传统膜（通常下降>30%）。动态抗污染测试显示，在pH=1回收FeCl₃过程中水通量无衰减，表明其表面抗污染特性。

结论与意义
研究首次将无甲烷基团的DATB单体应用于纳滤膜制备，其V型刚性结构通过机械稳定性和几何约束双重机制，实现了膜孔均匀分布与化学稳定性协同提升。该膜兼具高截留率（>96%）、强酸耐受性（20 wt% H₂SO₄）和优异抗污染性能，突破了酸性废水处理中膜材料的选择性-稳定性权衡难题。Freeman理论进一步证实，刚性结构调控可同时优化膜渗透性和分离效率。该工作为冶金、采矿行业酸性废水资源化提供了新型膜材料设计范式，具有重要工业应用前景。