復(fù)合納濾膜結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展

李文豪，歐陽果仔，李?？?，李 浪，黃萬撫

(1. 江西理工大學(xué) 贛州市贛江流域水質(zhì)安全保障技術(shù)創(chuàng)新中心，江西 贛州 341000) (2. 江西理工大學(xué) 贛州市流域污染模擬與控制重點實驗室，江西 贛州 341000)

1 前 言

隨著人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺和水污染嚴(yán)重等問題阻礙了自然生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展[1-3]，而傳統(tǒng)的水處理工藝會消耗大量碳源，同時釋放CO2到大氣中，因此迫切需要一種先進(jìn)技術(shù)來經(jīng)濟(jì)地、可持續(xù)地生產(chǎn)潔凈水。納濾技術(shù)憑借其操作簡單、截留效率高、無相變、成本低等特點逐漸脫穎而出[4]。然而納濾技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在諸多問題，例如，膜污染嚴(yán)重、耐有機(jī)溶劑性能差、機(jī)械強(qiáng)度低、不耐高溫等，導(dǎo)致其處理效果大大下降，因此未來納濾膜研究在確保納濾膜通量和截留率的同時，還應(yīng)注重對其化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)化。

通常納濾膜可以分為整體非對稱(integrally skinned asymmetric，ISA)納濾膜和薄層復(fù)合(thin film composite，TFC)納濾膜，ISA納濾膜是由同一種材料直接經(jīng)過相轉(zhuǎn)化等方式制備的，其普遍存在結(jié)構(gòu)單一、通量小、抗污染性能差等問題；而大部分TFC納濾膜由基膜、中間層、分離層組成，擁有更大的改性空間，可從基膜、中間層、分離層3個方面進(jìn)行改性，在提高通量和截留率的同時，還能賦予其良好的耐溫性、機(jī)械強(qiáng)度、抗污染能力等優(yōu)點。因此本文從TFC納濾膜制備與改性的角度出發(fā)，對其基膜、中間層、分離層的優(yōu)化方法進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為納濾膜在實際應(yīng)用中存在的問題提供可行的解決方案。

2 基膜的優(yōu)化

對于TFC納濾膜來說，通常認(rèn)為基膜主要起支撐作用，但一些研究表明，基膜的材料、孔徑、化學(xué)穩(wěn)定性等會對TFC納濾膜性能產(chǎn)生一定影響。

從基膜材料的角度來看，不同材料的親水性有著很大的差異，在親水性較強(qiáng)的基膜上進(jìn)行界面聚合時，膜表面的親水基團(tuán)羥基會與水相中的氨基結(jié)合，產(chǎn)生氫鍵，導(dǎo)致水相與有機(jī)相無法充分地交聯(lián)，使膜分離效果下降[5]。Misdan等[6]比較了以聚砜(polysulfone，PSF)、聚醚砜(polyethersulfone，PES)、聚醚酰亞胺(polyetherimide，PEI)3種不同材料為基膜的納濾膜的性能，發(fā)現(xiàn)以疏水性最強(qiáng)的PSF為基膜的TFC納濾膜雖然犧牲了少量通量，但其對Na2SO4分離效果最佳。Zhang等[7]研究了分別以無機(jī)陶瓷管、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)和聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)為基膜的氧化石墨烯(graphene oxide，GO)納濾膜的性能。結(jié)果表明，GO/陶瓷膜具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性，但由于其致密的孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其通量較??；GO/PC膜因其基膜具有圓形直通孔結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出超高的通量，但其機(jī)械穩(wěn)定性較差；而PAN基膜由于其非對稱的指狀孔結(jié)構(gòu)和光滑的表面，使GO/PAN膜擁有良好的滲透性能，并且其表面水解產(chǎn)生的含氧官能團(tuán)能與GO層中的羥基、羧基和環(huán)氧基團(tuán)形成氫鍵，增加膜的界面附著力，使膜能夠長期穩(wěn)定地運(yùn)行。綜上所述，在選擇基膜材料時，應(yīng)當(dāng)從多方面考慮，才能使TFC納濾膜性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

從基膜孔徑的角度來看，由于在界面聚合過程中，一小部分水相會向基膜中滲透，導(dǎo)致水相與有機(jī)相無法充分交聯(lián)，因此基膜孔徑會在一定程度上影響最終形成的聚酰胺(polyamide，PA)分離層，同時也會在一定程度上影響TFC納濾膜的通量。Mohammad等[8]研究發(fā)現(xiàn)在孔徑較大的基膜上制備的反滲透膜表面具有更多的“葉狀”褶皺，而在孔徑較小的基膜上制備的反滲透膜表面呈結(jié)節(jié)狀。Zhu等[9]通過在PES基膜中添加不同量的聚苯胺(polyaniline，PANI)制備出了不同孔徑大小的PES/PANI超濾膜，發(fā)現(xiàn)在孔徑較大的基膜上制備的TFC納濾膜的分離層更薄、交聯(lián)程度更高，表面更易形成褶皺結(jié)構(gòu)。由此可以看出，以膜孔徑較大的超濾膜為基膜會使制備的TFC納濾膜的分離層具有更多的褶皺結(jié)構(gòu)，從而增大了過濾液與膜表面的接觸面積，提升了通量。

從基膜化學(xué)穩(wěn)定性的角度來看，將一些耐酸堿、耐高溫、耐有機(jī)溶劑的超濾膜作為基膜可以使TFC納濾膜的性能得到提高。Zhao等[10]發(fā)現(xiàn)聚酞嗪醚砜酮(poly phthalazine ether sulfone ketone，PPESK)具有穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的熱穩(wěn)定性，并通過相轉(zhuǎn)化法制備了PPESK/TiO2復(fù)合膜，結(jié)果表明，該復(fù)合膜在高溫(80 ℃)下仍具有高的染料截留率和水通量。該項研究為高溫冷凝水的回收提供了潛在的指導(dǎo)意義。Xia等[11]首次將哌嗪(piperazine，PIP)與間苯二胺在管狀陶瓷超濾膜上進(jìn)行界面聚合，制備出了陶瓷納濾膜，結(jié)果表明，該納濾膜有著良好的甲醇通量(11 L·m-2·h-1·bar-1)，這得益于其陶瓷基膜的耐溶劑性使間苯二胺保持活性，從而增大了該納濾膜的甲醇通量。這種獨特的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合納濾膜可能會對工業(yè)中有機(jī)溶劑納濾膜的應(yīng)用起到指導(dǎo)意義。Liu等[12]將聚酰亞胺(cross-linked polyimide，CLPI)基膜在異丙醇溶液中交聯(lián)24 h，然后利用氮氣加壓輔助的方式將GO層覆蓋到交聯(lián)過的CLPI基膜上，最終制成GO/CLPI耐有機(jī)溶劑納濾膜，通過對基膜交聯(lián)可使其能夠在各種溶劑中保持穩(wěn)定，最終使GO/CLPI納濾膜對溶劑的親和力大大提升，在極性溶劑中仍然保持穩(wěn)定的性能。因此，對于基膜化學(xué)性能改性是至關(guān)重要的，可優(yōu)化最終形成的TFC納濾膜性能，為TFC納濾膜在復(fù)雜的水處理環(huán)境中應(yīng)用提供保障。

3 中間層的優(yōu)化

最新研究表明，在基膜和分離層之間構(gòu)建中間層可以有效地改善分離層結(jié)構(gòu)，從而提升膜性能[13]。傳統(tǒng)的納濾膜是由底層基膜和分離層組成，但由于基膜與分離層之間存在緊密粘連的一部分，而這部分區(qū)域?qū)δさ臐B透性起阻礙作用，因此納濾膜的有效過濾面積遠(yuǎn)小于實際膜面積，導(dǎo)致膜的水通量大大下降。因此，通過在基膜和分離層之間添加一層疏松多孔的薄層，可解決這個問題。在基于界面聚合技術(shù)制備的復(fù)合納濾膜中，中間層可以抑制PA向基膜中擴(kuò)散，對PA骨架起到限制作用，從而使PA層更薄更規(guī)整[14]。

3.1 改性無機(jī)納米顆粒作中間層

利用改性過的無機(jī)納米顆粒作中間層一方面可以對分離層起到限制作用，使分離層更加規(guī)整，另一方面改性后的無機(jī)納米顆粒有著良好的親水性，可以提高TFC納濾膜的通量。Yang等[15]將經(jīng)過納米級胺改性的沸石咪唑酸鹽骨架-8(mZIF-8)在界面聚合前添加到基膜上充當(dāng)中間層，制成了超光滑(平均表面粗糙度為13.7 nm)和超薄(平均厚度約為33 nm)的分離層，最終通過實驗發(fā)現(xiàn)，該膜對羅丹明B(479 Da)的截留率為99.1%，并且乙醇滲透性提高了46%。由此可以看出，添加納米顆粒在一定程度會影響PA層的結(jié)構(gòu)，從而改善膜性能。王禎宜[16]利用聚多巴胺(polydopamine，PDA)包裹可犧牲的納米顆粒ZIF-8，將其沉淀在碳納米管多孔膜上，使PA分離層沿著襯底的幾何輪廓形成，然后采用溫和的手法將納米顆粒去除，從而形成褶皺分離層，提高了膜通量。故利用改性的無機(jī)納米顆粒做中間層可提升整體膜性能，并且該方法操作簡便、成本低，在實際應(yīng)用中有很大的前景。

3.2 有機(jī)框架作中間層

金屬有機(jī)骨架是具有高孔隙率和高比表面積的無機(jī)-有機(jī)雜化固體化合物[17]，由于其具有柔性結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的化學(xué)成分和高比表面積等特點而受到了廣泛應(yīng)用。將其作為中間層時，可以有效地控制水相在界面聚合過程中的擴(kuò)散，使最終形成的分離層薄而致密，對膜通量和截留率起著積極作用。如圖1所示，Chen等[18]在交聯(lián)后的PI基膜上通過原位生長的方法構(gòu)建了HKUST-1中間層，然后在中間層上進(jìn)行界面聚合制備出了TFC納濾膜，該TFC納濾膜甲醇滲透通量高達(dá)9.59 L·m-2·h-1·bar-1，同時對帶負(fù)電的考馬斯亮藍(lán)G250染料(858.05 g·mol-1)的截留率為98.8%。通過在有機(jī)溶劑納濾膜中引入中間層這一概念，在不減少截留率的同時對通量有了明顯的提升，因此以金屬有機(jī)骨架作為中間層在一定程度上可以改善有機(jī)溶劑納濾膜通量低的問題。

圖1 具有HKUST-1夾層的薄層復(fù)合納濾膜的制備過程[18]

共價有機(jī)骨架(covalent organic framework，COF)因其具有高孔隙率和強(qiáng)共價鍵連接的有機(jī)骨架而受到廣泛關(guān)注[19]，絕大多數(shù)COF表現(xiàn)出有序的蜂窩網(wǎng)絡(luò)狀，這些網(wǎng)絡(luò)具有高度可調(diào)的孔和分層結(jié)構(gòu)[20]，因此將其作為中間層時，可以通過孔徑排斥提高截留率。此外，COF良好的水穩(wěn)定性和高吸附容量以及高階結(jié)構(gòu)等特點，為胺類單體提供了較大的存儲空間，進(jìn)而提高了TFC納濾膜的親水性。如圖2所示，Wu等[21]將PDA和COF在PAN基膜上共沉積，得到PDA-COF雜化中間層，以控制TFC納濾膜的界面聚合，并在PDA-COF雜化中間層上生成了厚度僅為11 nm的致密PA層。制備的TFC納濾膜的水通量高達(dá)20.77 L·m-2·h-1·bar-1，是具有類似溶質(zhì)截留性能的商用納濾膜的3倍，這是因為該納濾膜表面殘留的胺基增大了其親水性，同時在COF中間層限制下形成了超薄分離層，減少了膜通道對水的阻力。Wang等[22]將TpPa-1 COFs沉積在PES基膜上作為中間層，使界面聚合形成的PA層厚度從200降低到120 nm，相比于未改性的PA/PES納濾膜，最終形成的PA/TpPa-1/PES納濾膜在增加通量的同時，對Na2SO4截留率保持在90%以上。這一現(xiàn)象與文獻(xiàn)[21]中的實驗結(jié)果一致，說明將COF作為中間層可以實現(xiàn)分離層的減薄，但是目前對COF作為中間層的研究并不多，這可能是由于COF材料的制備工藝較為復(fù)雜，不利于實際應(yīng)用，因此需要研究者們?nèi)ヌ剿饕环N簡單便捷的工藝來制備COF材料。

圖2 PA/PDA-COF/PAN納濾膜的制備過程[21]

4 分離層的優(yōu)化

分離層是通過界面聚合[23]、涂敷[24]、接枝[25]等方法形成的一層致密疏松的薄膜。研究者認(rèn)為分離層是阻礙復(fù)合納濾膜對水傳輸?shù)闹饕蛩豙26],因此對于分離層的優(yōu)化是較為主流的研究方向。

4.1 新單體的應(yīng)用

采用界面聚合技術(shù)來制備納濾膜分離層時，PIP和均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride，TMC)是較為常用的組合試劑，但是研究者發(fā)現(xiàn)水相與有機(jī)相的化學(xué)性質(zhì)會影響分離層的厚度、孔徑、接觸角、粗糙度、聚合物鏈移動能力等特性，因此，通過改變界面聚合過程中的兩相類型成為優(yōu)化復(fù)合納濾膜的主要途徑之一[27]。Yuan等[28]將醛與間苯二酚合成為間苯二酚[4]芳烴大環(huán)(圖3)，以其為水相與TMC發(fā)生界面聚合反應(yīng)形成各種基于間苯二酚[4]芳烴的膜，最終測得該膜最佳純水通量為26.2 L·m-2·h-1·bar-1，同時還保持了95.6%的Na2SO4截留率,并且對于染料也有很強(qiáng)的排斥率，這是由于間苯二酚[4]芳烴具有大環(huán)空腔結(jié)構(gòu)，在與TMC反應(yīng)后形成相互連通的孔和通道，為溶劑傳輸提供了更多途徑，因此膜通量得到了提高。Zhang等[29]將具有酸酐基團(tuán)的新型酰氯單體偏苯三酸酐(trimellitic anhydride chloride，TAC)與TMC混合作為有機(jī)相單體，和作為水相的PIP在PSF超濾膜上進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，由于TAC中的酸酐基團(tuán)與PIP的反應(yīng)活性低于TMC中的酰氯基團(tuán)與PIP的反應(yīng)活性，導(dǎo)致反應(yīng)初期PA層較為松散，使PIP單體可以穿過薄膜與TMC和TAC繼續(xù)反應(yīng)，因此獲得閉口蜂窩狀的PA層，增加了表面粗糙度；此外，TAC中的酸酐基團(tuán)與PIP中的氨基反應(yīng)后生成了穩(wěn)定的羧酸側(cè)基，這些額外的羧酸可以增加PA層的親水性和負(fù)電荷密度，使最終TFC納濾膜性能大大提升。Ormanci-acar等[30]將TMC作為有機(jī)相，使用二磺酸二胺共聚單體和二鈉-3-3′-二磺酮-4-4′-二氯二苯砜(S-DADPS)/哌嗪(PIP)混合物作為水相在PSF超濾膜支撐層上制備了TFC納濾膜。由于S-DADPS自身的耐溫性和親水性使得最終TFC納濾膜性能得到優(yōu)化，并通過實驗發(fā)現(xiàn)TFC 80膜(水相和有機(jī)相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80%和20%)顯示出較強(qiáng)的膜性能，有較高的通量(11.2 L·m-2·h-1·bar-1)和較高的MgSO4截留率((95.8±0.3)%)。表1中匯集了近些年研究人員采用新型單體所制備出來的納濾膜的各項參數(shù)，從中可以看出，兩相單體的性質(zhì)對分離層的性能有著很大的影響?？偟膩砜?，通過成熟的工藝去合成新單體來充當(dāng)整體或部分水相或有機(jī)相是優(yōu)化分離層較為普遍的方法。

圖3 間苯二酚[4]芳烴(RA-3R、RA-4R、RA-5R和RA-Y5R)的合成路線[28]

表1 不同單體制備納濾膜與反滲透膜的性能對比

4.2 摻雜無機(jī)納米顆粒

研究發(fā)現(xiàn)在界面聚合過程中，向水相中添加納米顆粒可以改變分離層的結(jié)構(gòu)和性能，從而達(dá)到對分離層優(yōu)化的目的。常用的納米顆粒可以大致分為兩種，一種是無機(jī)納米材料，例如二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、納米銀、氧化鋅(ZnO)、石墨烯顆粒等；另一種是有機(jī)納米材料，例如金屬有機(jī)骨架、COF、多孔有機(jī)骨架(porous organic frameworks，POFs)等，除此之外還有一個特殊的存在，就是單質(zhì)納米材料——碳納米管。

嵌有納米粒子的新型膜被定義為薄層納米復(fù)合(thin-film nanocomposite，TFN)膜[40]，其中將無機(jī)納米材料摻入分離層或中間層是目前較為主流的研究方向，并且許多研究也證實了這些親水性的無機(jī)納米材料可以提高納濾膜的透水性。然而當(dāng)在聚合物基體中納米顆粒之間相互作用力強(qiáng)于聚合物分子與納米顆粒之間相互作用力時，會發(fā)生納米顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致其分散不均勻，從而影響最終PA層的分離效果。為了解決這個問題，Nasim等[41]利用油酸(oleic acid,OA)對SiO2納米顆粒進(jìn)行功能化，使SiO2納米顆粒表面的羥基被替代形成一個有機(jī)殼層，OA-SiO2復(fù)合納米顆粒在受到殼層相互排斥力和空間排斥力的作用下降低了團(tuán)聚效果，從而使TFN膜表現(xiàn)出較高的純凈水通量和MgSO4截留率。Parvizian等[42]利用相同的方法，用OA將TiO2功能化，最終獲得了高通量的TFN膜。由此可以看出，利用有機(jī)物修飾改進(jìn)無機(jī)納米顆?？梢杂行У亟鉀Q納米顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而使TFN膜在實際中得到較為廣泛的應(yīng)用。

4.3 加入抑制劑

利用界面聚合法來制備TFC納濾膜時，水相與有機(jī)相反應(yīng)速率很快，導(dǎo)致反應(yīng)無法控制，形成的PA層過厚從而影響水通量，而研究者發(fā)現(xiàn)在水相中添加一些抑制劑就可以減緩反應(yīng)速率，得到超薄分離層，進(jìn)而增加膜通量，這種抑制劑的原理是通過在水相中添加共反應(yīng)物來競爭水相中PIP等物質(zhì)與TMC的反應(yīng)，因此就起到了抑制反應(yīng)速率的作用。Yoon等[43]將共反應(yīng)單體聯(lián)吡啶(bipyridine，BP)引入水相中進(jìn)行界面聚合，通過改變BP/PIP比值，可以精確調(diào)節(jié)復(fù)合膜的孔徑，并增加了納濾膜的滲透通量。這是因為引入的多胺與TMC之間通過聚合反應(yīng)制備的表皮層結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制了復(fù)合膜表面性能。所以，單官能團(tuán)添加劑也可以作為抑制劑，且可更有效地改善納濾膜的分離性能。羧基單胺[44]和?；撬醄45]分別被引入水相中，在界面聚合期間和PIP競爭與TMC反應(yīng)。實驗結(jié)果表明，含親水官能團(tuán)的單官能團(tuán)添加劑不僅可以提高膜的滲透通量，而且可以提高膜的抗污染性能。然而，由于羧酸單胺和?；撬嶂胁返碾娮釉泼芏雀哂赑IP中的仲胺，添加劑中伯胺的反應(yīng)活性高于PIP中的仲胺[46-48]，因此，在水相中，TMC分子優(yōu)先與添加劑反應(yīng)而不是與初始PIP分子發(fā)生反應(yīng)，這就導(dǎo)致少量添加劑對復(fù)合膜表面的結(jié)構(gòu)性能有過多的影響，無法對分離層進(jìn)行調(diào)控。Shen等[49]將乙醇酸(glycolic acid，GLA)加入到PIP中同時與TMC進(jìn)行反應(yīng)，雖然GLA仍與PIP競爭，但PIP與TMC的聚合反應(yīng)在界面聚合過程中占主導(dǎo)地位，小分子GLA在界面聚合過程中起輔助作用，因此可以通過改變GLA濃度調(diào)節(jié)PA分離層的致密性和孔徑，以適應(yīng)不同的實際應(yīng)用。最后通過實驗發(fā)現(xiàn)，在GLA含量為1.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，該納濾的綜合膜性能能達(dá)到最佳的狀態(tài)，純水通量為28.5 L·m-2·h-1·bar-1，Na2SO4截留率為96.4%。綜上所述，添加反應(yīng)活性低于原水相的抑制劑可以精準(zhǔn)調(diào)控分離層的孔徑、通量、截留率等特性，使TFN膜達(dá)到最佳處理效果。

4.4 表面改性與接枝

多數(shù)PA膜是通過界面聚合制備而成的，但是膜表面還殘留很多未反應(yīng)的酰氯鍵，因此將親水性強(qiáng)的物質(zhì)與未反應(yīng)的酰氯鍵結(jié)合，可以提高納濾膜的水通量、截鹽率和防污能力[50]。He等[51]將咪唑離子液體(溴化1-乙基-3-甲基咪唑，AMIB)傾倒在已經(jīng)制備好的PA復(fù)合膜上，制備出PIP-TMC-AMIB改性膜，如圖4所示，經(jīng)過AMIB表面改性過的納濾膜，其表面更加粗糙，增大了納濾膜與濾液的接觸面積，從而在一定程度上增加了膜通量，并且通過實驗發(fā)現(xiàn)改性膜表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和抗菌性，進(jìn)一步說明表面改性可以很好地優(yōu)化膜性能。Peng等[52]將PIP-TMC膜浸泡在季胺化二氨基乙基哌嗪(quaternized diaminoethylpiperzine，QAEP)溶液中，使QAEP中的氨基與PIP-TMC膜表面剩余的酰氯鍵進(jìn)行二次界面聚合反應(yīng)，其中QAEP中的季胺可以賦予納濾膜高親水性和強(qiáng)抗菌性等優(yōu)點，使最終納濾膜在不犧牲截留率的同時，通量提升至16 L·m-2·bar-1(是未改性PIP-TMC膜的3倍)。綜上所述，通過表面改性可以改變膜表面結(jié)構(gòu)，提升膜的親水性和抗菌性等特點，使納濾膜能夠適應(yīng)不同環(huán)境，從而高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

圖4 聚砜基膜(a)、PIP-TMC薄層復(fù)合納濾膜(b)和PIP-TMC-AMIB薄層復(fù)合納濾膜(c)的表面形貌照片[51]

表面接枝是在膜表面引入官能團(tuán)提高膜親水性和分離性能的一種方式。事實上，這種方法主要是通過聚合水溶性單體來提升膜的親水性和防污染能力[53]。而促使其聚合的方式眾多，例如化學(xué)、光化學(xué)引發(fā)聚合等。研究發(fā)現(xiàn)，利用兩性離子表面接枝可以減小膜表面與蛋白質(zhì)污染物的靜電吸引力，從而使膜的防污性能大大提高。因此，Deng等[54]利用層層自組裝的方式將兩性離子PEI接枝在PA復(fù)合膜上，通過抗污染測試發(fā)現(xiàn)，接枝PEI后膜的通量恢復(fù)率高達(dá)78.2%，并且通量提高了11.6%。并且表面接枝不僅可以提高納濾膜截留率和防污效果，還可以接枝不同的物質(zhì)去處理特殊的污水，Zhu等[55]為了提高納濾膜的耐氯性，通過共價改性的方法將耐氯性能良好的三聚氰胺穩(wěn)定地接枝到納濾膜上，通過一系列表征發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺接枝的納濾膜具有更高的表面粗糙度、更高密度的正電荷、更強(qiáng)的親水性和更窄的孔徑分布，不僅可以提升納濾膜的通量和截留率，還賦予其良好的耐氯性，使該TFC納濾膜能在氯含量高的廢水中穩(wěn)定運(yùn)行。因此，通過表面接枝可以將親水單體穩(wěn)定地固定在膜表面，提高了TFC納濾膜的親水性，改善了其防污染能力，并且還能將親水單體的耐氯性、耐有機(jī)溶劑腐蝕等特點賦予TFC納濾膜，使TFC納濾膜的應(yīng)用范圍更加廣泛。

5 結(jié) 語

膜分離技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展40余年，研究者們通過對基膜、分離層的優(yōu)化以及中間層的構(gòu)建等方式不斷提高復(fù)合納濾膜的性能，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，但是對于復(fù)合納濾膜的研究仍存在一些問題亟待解決：

(1)基膜與分離層的關(guān)系。盡管本文解釋了基膜材料對分離層性能有一定的影響，但具體機(jī)理還有待探索，需要研究者們構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來進(jìn)一步研究。

(2)中間層的制備方法。中間層的構(gòu)建為優(yōu)化納濾膜分離層開辟了新的道路，但目前將納米材料添加至基膜上構(gòu)建中間層的方法較為單一，主要是真空抽濾法和共沉淀法，因此需要更加可控、穩(wěn)定的方法來提高中間層的質(zhì)量。

(3)通量與截留率的權(quán)衡。在提高納濾膜通量的同時勢必會導(dǎo)致截留率的下降；相反，提高截留率也會導(dǎo)致通量的下降，這一現(xiàn)象被稱為trade-off效應(yīng)。建議從實際出發(fā)，結(jié)合成本，在目標(biāo)產(chǎn)物符合處理要求的基礎(chǔ)上，使通量達(dá)到最佳狀態(tài)即可。