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薄层复合芳香聚酰胺(TFC PA)膜因其选择分离性好和出水水质高等优异性能被广泛地应用于反渗透/纳滤过程进行脱盐和物料浓缩。TFC PA膜由多孔支撑层和致密的聚酰胺(PA)活性层组成,其中PA活性层的结构与性质决定着TFC PA膜的选择分离性和耐污染特性。商业化的TFC PA膜通常是以间苯二胺(MPD)或哌嗪(PIP)为水相单体与均苯三甲酰氯(TMC)在多孔支撑层上进行界面聚合反应而制得。然而在其使用过程中TFC PA膜面临着渗透选择性平衡上限效应和膜污染严重等问题。本工作通过分子设计合成带有亲水基团的4-吗啉-间苯二胺(MpMPD)单体和兼具MPD和PIP分子结构的4-哌嗪-间苯二胺(PMPD)单体,用于调控PA活性层的亲水性和交联结构,进而制得兼具高通量和抗污染能力的TFC PA膜。具体研究结果如下:(1)基于MpMPD单体制备具有高通量且抗污染的TFC PA反渗透膜通过设计与合成带有亲水吗啉基团的MpMPD水相单体,并与TMC单体在聚砜超滤膜表面进行界面聚合制得高通量反渗透膜(MpMPD膜),随后利用小分子3-溴丙酸(3-BPA)对PA活性层进行接枝改性,制备具有两性离子修饰的抗污染反渗透膜(MpMPD-PA膜)。研究结果表明,所制得MpMPD-PA反渗透膜的水渗透系数为1.7 L m-2 h-1 bar-1,对Na Cl的截留率为97.8%,并在长期测试中呈现稳定的水通量和盐截留性能。以牛血清蛋白(BSA)、海藻酸钠(SA)和十二烷基硫酸钠(SDS)作为模型污染物,研究了聚酰胺膜在反渗透过程中的通量衰减和通量恢复。结果发现,与以MPD单体制备的MPD膜相比,两性离子改性修饰的MpMPD-PA膜在膜污染测试中呈现较低的通量衰减率和经清洗后展现较高的通量恢复率。(2)基于PMPD单体制备具有高渗透选择性且抗污染的TFC PA纳滤膜通过设计与合成兼具PIP和MPD结构的三胺PMPD单体,并与TMC单体进行界面聚合反应制得高通量TFC PA纳滤膜(PMPD膜)。随后利用3-BPA对PA活性层进行两性离子修饰,制得抗污染纳滤膜(PMPD-PA膜)。研究结果表明,所制得PMPD-PA纳滤膜的水渗透系数为19.0 L m-2 h-1 bar-1,对二价盐Na2SO4的截留率为98.4%,对一价盐Na Cl的截留率为25.0%。以BSA和SA作为模型污染物,评价了聚酰胺膜在纳滤过程中的抗污染性能。结果发现,与以PMPD单体制备的PMPD膜相比,两性离子改性修饰的PMPD-PA膜具有较好的抗污染能力。本工作从单体结构设计入手,分别合成了带有亲水吗啉基团的MpMPD水相单体和兼具PIP和MPD结构的三胺PMPD新单体,优化调控了聚酰胺活性层的结构、渗透选择性及抗污染性能,为研制高性能薄层复合聚酰胺膜提供了新思路和新材料。