HNTs-MPC/PES杂化超滤膜的抗污染性能提升研究

"HNTs-MPC/PES杂化超滤膜制备及其性能研究，朱军勇，张亚涛，通过反向原子转移自由基聚合(RATRP)的方法在埃洛石纳米管(HNTs)表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)制备纳米复合材料（HNTs-MPC），并将其与聚醚砜（PES）共混制备PES杂化超滤膜以期提高膜的抗污染性能。" 本文主要探讨了一种新型的超滤膜制备技术和其性能优化，具体涉及以下几个核心知识点： 1. 反向原子转移自由基聚合(RATRP)：这是一种精确控制聚合反应的技术，用于在埃洛石纳米管(HNTs)表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)。RATRP允许在较低的温度下进行聚合，并且可以实现高分子量分布的窄化，这在制备功能化纳米复合材料时尤其重要。 2. 埃洛石纳米管(HNTs)：HNTs是一种天然的一维硅酸盐纳米材料，具有独特的管状结构和大的比表面积，常用于增强材料的性能。在这里，HNTs被用作增强剂，通过RATRP在其表面接枝MPC，以改善其表面性质。 3. 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)：MPC是一种两性离子单体，含有亲水的磷酸胆碱基团，可显著提高材料的亲水性和生物相容性。在HNTs表面接枝MPC，旨在提升超滤膜的抗污染性能。 4. 聚醚砜(PES)：PES是一种常用的高性能热塑性膜材料，因其优异的耐热性、化学稳定性和机械强度而广泛应用于膜分离领域。在本研究中，PES作为基体材料，与改性后的HNTs-MPC共混，形成杂化超滤膜。 5. 杂化超滤膜：HNTs-MPC与PES的结合，旨在创建一种具有增强抗污染性能的超滤膜。这种杂化膜通过减小皮层厚度、提高亲水性，能够有效地防止污染物的吸附，从而提高通量恢复性能和抗蛋白质污染性能。 6. 性能评估：通过FT-IR、TG、TEM等分析手段，验证了MPC成功接枝在HNTs表面，并确定了接枝量。动态超滤实验则进一步证实了杂化膜在实际应用中的优异性能，包括更高的纯水通量、更好的抗污染能力和通量恢复性能。 7. 抗污染性能：这是超滤膜研究中的关键指标，良好的抗污染性能意味着膜在长期运行中能保持高效的过滤效果，降低清洗频率，延长使用寿命。 该研究通过创新的RATRP方法成功制备了HNTs-MPC纳米复合材料，并将其与PES结合，实现了超滤膜性能的显著提升，尤其是抗污染性能。这一成果对于推动膜分离技术的发展，特别是在水处理和生物分离等领域，具有重要的理论和实践意义。