據中科(kē)院網2017年(nián)3月(yuè)22日(rì)訊 聚合物(↔wù)微(wēi)孔膜由于其窄孔徑分(fēn)布、分(fēn)離效率高(gāo)及組件(jiàn)易于規模化(huà)生™(shēng)產及應用(yòng)，在油水(shuǐ)分(fēn)離和(hé)污水(shuǐ)處理(l∞ǐ)領域具有(yǒu)獨特的(de)優勢。常用(yòng)的(de)聚合物(wù)微(wēi)孔膜如<(rú)聚偏氟乙烯及聚砜中空(kōng)纖維膜，在處理(lǐ)含油污水(shuǐ)時膜污染嚴重，導緻通(tōn‌g)量下(xià)降，跨膜壓差上(shàng)升，清洗成本上(shàng)升。主要(yào)是(shì)膜表面具有(yǒu)較強的(de)疏水(shuǐ)性，膜表面σ水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)層的(de)穩定性較差，水(shuǐ)下(xià)對油的(de)親和(hé)能(néng)力強，導緻油污易于吸附污染；此£外(wài)疏水(shuǐ)性的(de)表面易導緻蛋白(bái)質等有(yǒu)機物(wù)的(de)污染以及水(shuǐ)體中細菌微(wēi)生(shēng)✘物(wù)的(de)滋生(shēng)污染。因此，調控聚合物(wù)微(wēi)孔膜的(de)表面的(de)親疏水(shuǐ)性、抗污性、抗菌性具有(yǒu)重要(yào)的(de)研究價值。✔
　　近(jìn)期，中國科(kē)學院寧波材料技(jì)術與工(gōng)程研究所研究員劉富課題組提出一(yī)種界面交聯策略可(kě)以賦予聚合物♦(wù)微(wēi)孔膜表面化(huà)學功能(néng)化(huà)，賦予其水(shuǐ)包油乳液分(fēn)離、抗蛋白(bái)污染以及抗菌特性。該方法首先合成含矽烷偶聯劑的(de)功能(né£ng)化(huà)預聚物(wù)，通(tōng)過對微(wēi)孔膜的(de)微(wēi)溶脹、吸附、水(shuǐ)解、縮合及交聯反應將PVP、POEGM®A及PDMAEMA等官能(néng)分(fēn)子(zǐ)固定在膜及膜孔表面，從而實現其多(duō)功能(néng)特性，該改性過程從功能(néng)分(fēn)子(z£ǐ)的(de)操控路(lù)徑上(shàng)可(kě)以看(kàn)做(zuò)Top down過程，如(rú)圖1所示（Jo​urnal of Membrane Science, 2016,520,769-778），該策略可(kě)實現多(duō)<種膜材料表面的(de)功能(néng)化(huà)，特別適用(yòng)于受污染膜材料和(hé)膜組件(jiàn‍)的(de)親水(shuǐ)性、抗菌等功能(néng)再生(shēng)。

圖1．聚合物(wù)微(wēi)孔膜的(de)界面交聯(Top down)策略及油水(shuǐ)分(fēn)離、抗污染、抗菌功能(néng)化(huà)

　　聚合物(wù)微(wēi)孔膜常通(tōng)過超浸潤表面的(de)構築來實現油水(shuǐ)混‍合物(wù)或者油水(shuǐ)乳液的(de)分(fēn)離，上(shàng)述工(gōng)作(zuò)中已經通(tōng)過具有(yǒu)微(wēi)納結構的(de)超親水(s↕huǐ)表面的(de)設計實現了(le)水(shuǐ)包油乳液的(de)初步分(fēn)離，但(dàn)是(shì★)上(shàng)述聚合物(wù)基的(de)微(wēi)納結構由于其內在的(de)蠕變特性，易在水(shuǐ)體的(de)壓力或者流體剪切作(zuò)用(yòng)₩下(xià)蠕變導緻微(wēi)納結構及超浸潤特性消失。研究人(rén)員通(tōng)過在柔性聚合♦物(wù)微(wēi)孔膜表面負載剛性納米粒子(zǐ)，以解決聚合物(wù)基微(wēi)納結構表面易蠕變不(bù)穩定問題。首先通(tōng)過基于矽烷≤偶聯劑的(de)界面聚合改性TiO2納米粒子(zǐ)，得(de)到(dào)親水(shuǐ)性TiO2納米粒子(zǐ)，然後通(tōng)過相(xiàng)轉化(huà)及模闆法制(zhì)備具有"(yǒu)初級微(wēi)納結構表面的(de)聚乳酸微(wēi)孔膜，膜表面的(de)微(wēi)納孔及多(duō)尺度纖維可(kě)以捕捉、限制(zhì)，并固定親水(shuǐ)性TiO2納米粒子÷(zǐ)，形成剛性微(wēi)納表面。該超親水(shuǐ)聚乳酸微(wēi)孔膜可(kě)實現水(shuǐ)與甲苯、石蠟油、大(dà)豆油及潤滑油等$油水(shuǐ)混合物(wù)的(de)高(gāo)效分(fēn)離，在10次循環之後對重油仍具有(yǒu)高(gāo)的(d&e)分(fēn)離效率，且對BSA和(hé)墨水(shuǐ)具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)截留及抗污染性能(né®ng)。上(shàng)述結果表明(míng)在傳統聚合物(wù)微(wēi)孔膜表面構造剛性納米粒子(zǐ×)界面，以提高(gāo)其表面功能(néng)穩定性，在理(lǐ)論以及技(jì)術上(shàng)具有(yǒu)可(kě)行(xíng)性及適用(yòng)性。上( shàng)述工(gōng)作(zuò)已被《材料化(huà)學雜志(zhì)》（Journal of Materials Chemistry A，DOI: 10.1039/λc6ta11156d）接受（第一(yī)作(zuò)者為熊竹和(hé)林(lín)海(hǎi)波）。因此通(•tōng)過基于矽烷偶聯劑的(de)界面聚合可(kě)以實現微(wēi)孔膜表面的(de)功能(néng)化(huà)，還可(kě)以實β現納米粒子(zǐ)的(de)功能(néng)化(huà)并進一(yī)步構造剛性穩定界面，對于油水(shuǐ)分(fē×n)離、抗污、抗菌等具有(yǒu)重要(yào)意義。

圖2．柔性聚乳酸微(wēi)孔膜的(de)納米剛性界面構築及油水(shuǐ)分(fēn)離

　　上(shàng)述工(gōng)作(zuò)得(de)到(dào)了(le)國家(jiā)基金(jīn)委(51¥61101025, 51603215, 51673209，51473177)及中科(kē)院青年(nián‌)創新促進會（2014258）的(de)大(dà)力支持。