胺功能化聚酮膜：一种低成本高选择性吸附双氯芬酸钠的新型吸附剂

为解决废水处理厂中低浓度微污染物去除难题，研究人员开发了胺功能化聚酮(PK)纳米纤维膜。该材料通过静电纺丝和高温交联制备，具有开放多孔结构和高比表面积，对双氯芬酸钠(DCFS)展现出快速吸附动力学(6小时达平衡)和优异选择性(10 mg/L浓度下)，为可持续水处理提供新方案。

　　

背景与挑战
非甾体抗炎药(NSAIDs)中的双氯芬酸钠(DCFS)是全球年消耗量达940吨的高极性药物，其65%代谢物通过污水厂进入水体。传统处理技术如高级氧化法(AOPs)和膜过滤存在能耗高、设备庞大等缺陷，而商用吸附剂(如IRA958树脂)合成过程涉及有毒溶剂。面对这一环境挑战，中国奖学金基金资助的研究团队在《European Polymer Journal》发表研究，开发出基于交替聚酮(PK30)的胺功能化纳米纤维膜，实现低成本、易回收的DCFS高效去除。

关键技术
研究采用三步法：1)通过Paal-Knorr反应将1,2-二氨基丙烷接枝到PK30骨架上制备聚胺(PDAP80)；2)静电纺丝将粉末状PDAP80转化为纳米纤维膜；3)高温退火诱导自交联。通过SEM和ATR-FTIR表征形貌与化学结构，采用批量吸附实验评估性能，探究pH值(2-10)、离子强度(NaCl)和竞争药物(IBUS/NAPS)的影响。

研究结果
Fabrication of cross-linked PDAP80 membranes
通过控制1,2-DAP与PK30的摩尔比(80%)获得最佳功能化程度，静电纺丝纤维直径1.2±0.3 μm，退火后形成稳定交联网络。ATR-FTIR证实吡咯环(1580 cm^-1)和伯胺(3300 cm^-1)的存在。

Batch adsorption experiments
在pH=6时吸附量最大(98.7 mg/g)，归因于DCFS(pKa 4.2)阴离子与质子化胺(-NH₃⁺)的静电作用。含1M NaCl时吸附量仅降低12%，表明存在氢键和π-π堆积辅助作用。对DCFS的选择性系数是IBUS的3.2倍。

Conclusion
该膜6小时内实现10 mg/L DCFS的快速吸附，5次循环后效率保持89%。其优势在于：1)PK30原料成本<$15/kg；2)开放孔隙促进扩散；3)胺基提供多重作用位点。研究首次将PK基材料应用于NSAIDs去除，为设计可持续水处理吸附剂提供新范式。

意义与展望
该工作突破传统聚合物吸附剂合成瓶颈，利用环境友好的PK30通过绿色化学改性获得高性能膜材料。其易于规模化生产的特点，特别适合处理低浓度(<100 mg/L)药物污染。未来可拓展至其他含羧基污染物的选择性捕获，推动"绿色水处理"概念落地。