基于界面结晶法制备高渗透性三嗪共价有机框架染料分离膜的研究

为解决水污染治理中膜分离技术面临的渗透性与选择性相互制约的难题，研究人员通过室温界面聚合成功合成了一种新型三嗪基共价有机框架（BTA-TAPT-COF）膜。该膜对酸性品红的截留率高达98%，乙腈渗透率达816 L m-2 h-1 bar-1，兼具高选择性与高渗透性，为染料废水处理提供了创新解决方案。

　　

全球淡水资源仅占水资源总量的3%，而工业发展和人口增长加剧了水污染问题。传统水处理技术存在能耗高、二次污染等缺陷，膜分离技术因其高效节能特性成为研究热点。然而，现有膜材料普遍面临渗透性与选择性难以兼得的"trade-off效应"，制约了实际应用。共价有机框架（COF）材料凭借可调控的孔径和高比表面积，被视为突破这一瓶颈的理想材料，但如何实现COF膜的大规模制备与性能优化仍是挑战。

针对这一难题，研究人员通过室温界面聚合，以1,3,5-三(4-氨基苯基)三嗪（TAPT）和1,3,5-三甲醛（BTA）为单体，在PVDF基底上成功制备了BTA-TAPT-COF膜。研究采用Materials Studio软件进行结构模拟，通过扫描电镜（SEM）观察膜形貌，X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征晶体结构和化学组成，并建立真空过滤装置测试分离性能。

3.1节通过SEM证实膜表面连续致密，截面呈现多层结构，厚度达微米级。XRD分析显示5.7°处出现强衍射峰，对应（110）晶面，且三倍浓度样品结晶度最高。FT-IR谱图中1660 cm^-1处的特征峰证实了C=N键的成功形成。

3.2节性能测试显示，该膜对非质子溶剂表现出显著优势：乙腈渗透率达816 L m^-2 h^-1 bar^-1，远超乙醇的647 L m^-2 h^-1 bar^-1。接触角测试证实膜表面亲水性（<90°），zeta电位显示带负电，这解释了其对带正电荷染料的高截留率（酸性品红98%、孔雀石绿92%）。连续分离实验发现，经去离子水清洗后膜截留率可恢复至90%，20 mm大尺寸膜虽渗透率提升但截留率略有下降。

该研究创新性地通过界面结晶法制备出兼具高渗透性和高选择性的三嗪COF膜，其乙腈渗透性能优于多数报道的COF膜，且对阴离子染料表现出特殊选择性。虽然大尺寸制备时存在缺陷问题，但通过优化清洗工艺显著提升了膜的循环稳定性。这项工作不仅为染料废水处理提供了新材料，也为平衡膜材料的"渗透性-选择性"矛盾提供了新思路，对推动COF膜的工业化应用具有重要价值。研究成果发表在《Desalination and Water Treatment》期刊，展现了我国在先进分离膜领域的技术创新能力。