界面聚合联合刻蚀技术：超滤膜表面改性的创新策略及其抗污染性能提升

为解决超滤膜(UF)表面疏水性强、易污染导致通量衰减的问题，Shiwei Guo团队创新性地提出界面聚合(PIP)联合碱性刻蚀的表面改性方法。通过聚乙二醇(PG)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合形成聚酯分离层，再经刻蚀保留残余层以优化膜表面特性。改性后的膜亲水性提升（接触角降低）、表面电荷减少，在保持截留率的同时显著提高通量恢复率（FRR），SEM/AFM/XPS等表征证实了改性有效性。该研究为工业分离用超滤膜的性能优化提供了新思路。

　　

在工业分离和水处理领域，聚醚砜(PES)超滤膜因其优异的机械性能和化学稳定性被广泛应用，但其固有疏水性导致的膜污染问题长期制约着运行效率。传统化学改性方法往往面临改性层稳定性不足或分离性能下降的困境，如何在不牺牲膜选择性的前提下提升抗污染能力成为研究焦点。

华北电力大学环境科学与工程系的Shiwei Guo团队在《Reactive and Functional Polymers》发表的研究中，开创性地将界面聚合(Interfacial Polymerization, IP)与可控刻蚀技术相结合。该方法首先通过聚乙二醇(Polyethylene Glycol, PG)与均苯三甲酰氯(Trimesoyl Chloride, TMC)的界面反应构建聚酯分离层，随后采用碱性刻蚀选择性去除大部分聚合层，仅保留纳米级残余结构。这种"构建-解构"的协同策略实现了膜表面特性的精准调控。

关键技术包括：1）界面聚合构建聚酯分离层；2）氢氧化钠溶液控制刻蚀深度；3）通过SEM/AFM表征表面形貌；4）XPS/FTIR分析化学组成；5）接触角测定亲水性；6）Zeta电位评估表面电荷；7）牛血清蛋白(BSA)过滤实验评价抗污染性。

【表面特性表征】

SEM显示刻蚀后膜表面形成均匀纳米孔结构，AFM测得粗糙度(Ra)降低21%。XPS证实C=O键含量增加，FTIR在1730 cm^-1处出现酯基特征峰，接触角从78°降至52°，表明成功引入亲水基团。Zeta电位测试显示等电点向酸性方向偏移，证实表面负电荷密度降低。

【分离性能测试】

改性膜对BSA的截留率保持96%以上，纯水通量提升40%。经3次污染-清洗循环后，通量恢复率(FRR)达92%，较原始膜提高35%。长期测试显示改性膜性能衰减速率降低60%，证明刻蚀残余层的结构稳定性。

该研究突破传统改性技术的局限，通过界面聚合与刻蚀的协同作用，在分子尺度实现膜表面亲水性与电荷分布的可控调节。残余层结构既保留了聚合物的功能基团，又避免了厚层导致的传质阻力，为开发高性能超滤膜提供了新范式。实际意义在于：1）为工业分离过程提供低能耗解决方案；2）延长膜使用寿命降低运营成本；3）方法可拓展至其他聚合物膜体系。这种"减法改性"策略为膜材料表面工程开辟了新路径。