高性能微孔聚酯酰胺复合膜的设计制备及其在分子/离子高效分离中的应用

本综述系统阐述了通过原位界面聚合（IP）策略构建的微孔聚酯酰胺（PEA）薄层复合（TFC）膜在染料/盐废水高效分离中的突破性进展。该膜以托布拉霉素（TOB）为水相单体，依托其三维构象和多重官能团形成疏松微孔结构，实现高水通量（50.8 L m?2 h?1 bar?1）、高染料截留率（＞99%）与极低盐截留率（6.3%）的协同，为高盐染料废水的资源化处理提供新范式。

　　

Materials and chemicals

Kevlar芳纶纤维（线密度：220 dtex；断裂强度：49 N；模量：3.000 cN/tex）购自Thread Exchange（美国特拉华州）。聚丙烯/聚乙烯（PP/PE）无纺布（Novatexx 2471）购自Freudenberg Performance Materials（德国魏因海姆）。氢氧化钾（KOH, 85.0%）、二甲基亚砜（DMSO, 99.5%）、正己烷（＞99.0%）、氯化钠（NaCl, ＞99.0%）和硫酸钠（Na₂SO₄）购自国药化学试剂（中国上海）。

Design and fabrication of TOB-TMC membranes

微孔聚酯酰胺（PEA）基TFC膜通过托布拉霉素（TOB）与均苯三甲酰氯（TMC）的单体进行常规界面聚合（IP）成功制备。图1a展示了它们的结构式、IP反应过程及染料/盐分离示意图。TOB中同时存在的氨基和羟基与TMC聚合后，形成了由不可逆酰胺键和温和酯键构成的PEA选择层。羟基的中等反应活性及TOB的三维分子结构共同促成了具有高连通微孔结构的形成，从而实现了优异的水渗透性和精确的分子筛分性能。

Conclusions

本研究成功开发了用于高效有机物/盐混合物分离的PEA基TFC膜。这一新方法采用原位IP策略，将TOB与TMC结合在Kevlar水凝胶基底上。这些膜卓越性能的关键在于TOB的独特性质——中等反应活性、大分子尺寸和独特的三维扭曲构象——这些共同促进形成了完整而疏松的微孔选择层，为实现高效的染料/盐分离奠定了材料基础。