基于氧耐受UV-ATRP技术的盐度响应型聚丙烯酸接枝PVDF膜抗油污染性能研究

针对膜蒸馏(MD)处理含油废水时膜污染和润湿难题，研究人员通过氧耐受紫外辅助原子转移自由基聚合(OTUV-ATRP)技术，在开放环境下将聚丙烯酸(PAA)接枝到PVDF膜表面，成功制备出盐度响应型PVDF-PAA膜。该膜在0.01 M NaCl以上浓度时呈现超疏油性，20小时DCMD测试中保持稳定通量，为复杂含油废水处理提供了可规模化制备的新型功能膜材料。

　　

膜蒸馏技术作为热驱动分离过程，在石油、食品、海水淡化等领域展现出应用潜力，但其核心材料——疏水性膜在处理含油废水时面临严峻挑战：油滴粘附导致膜孔堵塞和润湿现象。传统解决方案如全疏膜和Janus膜存在制备复杂、亲水层稳定性差等缺陷。针对这一瓶颈，澳大利亚研究团队创新性地将盐度响应型聚电解质刷引入膜蒸馏系统，通过突破性的氧耐受紫外辅助ATRP技术，在常压环境下实现了聚丙烯酸(PAA)在PVDF膜表面的可控接枝。

研究采用UV-ATRP(原子转移自由基聚合)这一精准的表面修饰技术，结合ATR-FTIR(衰减全反射红外光谱)和SEM-EDX(扫描电镜-能谱联用)进行表征，通过接触角测试和直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验评估性能。选用含0.1%十二烷和0.1 M NaCl的模拟废水进行20小时长期测试，以未改性PVDF膜作为对照。

表面化学与形貌分析
ATR-FTIR光谱在1580 cm^-1处出现-COO^-特征峰，证实PAA成功接枝。SEM显示接枝过程未改变膜孔结构，但水接触角从134±2°降至110±3°，表明亲水性提升。

盐度响应特性
当NaCl浓度>0.01 M时，膜表面呈现超疏油性，有效抑制油滴粘附；低盐度下则允许粘附。这种智能响应源于PAA链的电荷屏蔽效应——高盐环境下Na⁺中和-COO^-基团，引发聚合物链收缩并暴露疏水骨架。

抗污染性能
在含油盐水DCMD测试中，改性膜保持稳定通量(15.2±0.5 L/m²h)且渗透液电导率无上升，而普通PVDF膜通量衰减达62%。EDX元素映射显示改性膜表面无油滴残留，证实其抗污染机制源于盐度诱导的表面重构。

该研究首次将氧耐受UV-ATRP技术应用于膜改性，突破了传统ATRP需无氧环境的限制。所开发的PVDF-PAA膜通过盐度响应实现"自适应"抗污染，为处理含疏水/亲水/两亲性物质的复杂废水提供了新思路。这种可规模化制备的智能膜材料，有望推动膜蒸馏技术在页岩气返排液、食品加工废水等领域的工业化应用。研究团队特别指出，该方法无需手套箱等特殊设备，接枝反应可在常规实验室条件下完成，具有显著的工艺优势。未来研究可进一步探索不同聚电解质刷组合及在高压膜过程中的适用性。