聚酰胺反滲透膜是當(dāng)前膜法淡化工藝的核心元件。然而在其實(shí)際使用過程中,膜分離層易被給水中的活性氯基消殺劑所氧化,導(dǎo)致脫鹽性能降低,產(chǎn)水水質(zhì)變差。為克服前述弊端,一種可行的方法是在膜表面引入化學(xué)犧牲層令其與活性氯優(yōu)先作用,從而抑制內(nèi)層聚酰胺本體的氧化。
膜室反滲透膜研發(fā)團(tuán)隊(duì)受生物體內(nèi)源性抗氧化事件啟發(fā),以現(xiàn)知最強(qiáng)的天然抗氧化劑硫辛酸作為功能組分,商品化聚乙烯亞胺為介導(dǎo)組分,通過預(yù)組裝——一步鍵合策略實(shí)現(xiàn)了對聚酰胺表層的修飾。修飾過程簡便易行,所得產(chǎn)物無需復(fù)雜純化,反應(yīng)物綠色安全,且對膜材料的分離性能基本無影響。模擬加速氯化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在給定的活性氯劑量下,膜材料脫鹽率損失僅為0.7%(修飾前為3%),水通量損失僅為17%(修飾前為31%)。通過對氯化膜表面特性進(jìn)行表征,結(jié)合密度泛函理論計(jì)算結(jié)果,提出了修飾膜耐氯的雙硫五元環(huán)功能單元串聯(lián)氧化機(jī)制,其具有的超強(qiáng)本征氯捕獲能力有效抑制了活性氯向聚酰胺內(nèi)層的擴(kuò)散,并在一定程度上克服了傳統(tǒng)抗氯層易于氯化飽和的不足。研究工作發(fā)表于SCI期刊Journal of Membrane Science(Bioinspired chlorine-resistant tailoring for polyamide reverse osmosis membrane based on tandem oxidation of natural α-lipoic acid on the surface, 2020,DOI:10.1016/j.memsci.2020.118521)。
上述工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和所基金項(xiàng)目的支持。