基于层层自组装技术的半芳香聚酰胺纳滤膜改性及其抗污染性能增强研究

本研究创新性地采用壳聚糖(Cs)、β-环糊精(β-CD)和缩水甘油三甲基氯化铵(GTAC)对半芳香聚酰胺膜进行层层自组装(LBL)改性，显著提升了膜的通量/选择性（A值达13.1-13.7 L·m-2·h-1，A/B值达9.2-46.9 bar-1）与抗污染性能（有机污染通量衰减率FDR降至29%，抗菌率达68-75%），为高性能纳滤膜设计提供了新策略。

　　

Highlights

膜表面形貌

在最优涂层条件下制备的PTCB与PTCBG膜的表征结果如图2所示。原始膜具有典型的 interfacial polymerization (IP) 制备半芳香聚酰胺膜的致密表面与丰富结节结构（图2a）。PTCB膜表面结节数量与原始膜相近，而PTCBG膜因GTAC涂层覆盖导致结节结构减少（图2c）。AFM分析显示原始膜、PTCB膜和PTCBG膜的均方根粗糙度（R_q）分别为64.7 nm、60.8 nm和52.1 nm，表明改性后膜表面趋于平滑。

Conclusions

本研究通过常规IP反应后依次涂覆CS、β-CD和GTAC，成功制备出具有增强抗污染性能的半芳香聚酰胺复合膜。改性通过Cs氨基/β-CD羟基与TMC中未水解酰氯基团/GTAC环氧基团之间的反应实现，形成共价键确保涂层耐久性（FTIR与XPS证实）。改性膜(PTCBG)在渗透性/选择性方面与商用NF270膜相当甚至更优（A值：13.1-13.7 vs. 14.2-14.3 L·m^-2·h^-1；A/B值：9.2-46.9 vs. 3.1-8.8 bar^-1）。以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)为模型污染物时，通量衰减率(FDR)从原始膜的89%显著降至29%，通量恢复率(FRR)达102%，表明其因亲水性与静电作用减弱而具有增强的可逆抗有机污染性。对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抗菌率分别为75%和68%，其FDR（20%和51%）远低于原始膜（35%和65%），这归因于GTAC引入的季铵盐通过弱吸附与强杀菌的协同作用增强了抗生物污染能力。本研究为制备兼具高分离效率与优异抗污染性的聚酰胺膜提供了创新且简明的策略。