摻入TpPa-2的混合基質(zhì)膜，用于高效水凈化
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這篇由中國海洋大學(xué)等的研究學(xué)者完成，討論摻入TpPa-2的混合基質(zhì)膜，用于高效水凈化的論文，發(fā)表在一區(qū)重要期刊《Journal of Membrane Science》，影響因子：6.578。
近年來，微波化學(xué)儀器用于材料合成的研究工作已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱門方向，受到廣大學(xué)者的極大關(guān)注！
摘要
純有機(jī)性質(zhì)和納米孔結(jié)構(gòu)使得共價(jià)有機(jī)骨架(COFS)在混合基質(zhì)膜(MMMS)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，基于COFS的MMMS由于其水解性質(zhì)，很少應(yīng)用于水的凈化中。
本研究首次選擇在復(fù)雜水環(huán)境中將具有廣泛穩(wěn)定性的TPPA-2作為納米粒子制備水處理用MMM。采用微波合成技術(shù)制備了比表面積大、粒徑小、團(tuán)聚傾向小、穩(wěn)定性好的TPPA-2(MW)。還合成了TPPA-2，比較了合成工藝對(duì)TPPA-2和TPPA-2結(jié)合MMM的影響。對(duì)TPPA-2(MW)-和TPPA-2(MC)復(fù)合MMM的膜結(jié)構(gòu)和性能、水傳輸能力和分離性能進(jìn)行了綜合研究.結(jié)果表明，超低質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.2 wt%)TPPA-2(MW)的MMM具有改善水通量和截留率的特點(diǎn)，打破了聚合物膜的滲透性和選擇性之間的折中關(guān)系。為了進(jìn)一步了解TPPA-2(MW)在MMMS中的作用，提出了一種膜形成機(jī)制。
這種基于COFS的新型MMM具有高效、節(jié)約資源、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際水凈化中有很大的應(yīng)用前景。
詳情
結(jié)論
總之，COFS是首次用于制備用于水凈化的MMMS。精心篩選的TPPA-2在復(fù)雜的水環(huán)境中具有廣泛的穩(wěn)定性，為多種水的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。為了提高其在MMMS中的實(shí)用性，采用方便有效的微波(MW)法在幾分鐘內(nèi)合成了該材料。在最佳微波條件下，得到的TPPA-2(MW)比機(jī)械化學(xué)法制備的TPPA-2(MW)具有更高的Sbet(535.2 m2/g)、較小的粒徑和較少的團(tuán)聚傾向。 將TPPA-2與PSF材料共混制備MMM.研究了微波法和機(jī)械化學(xué)法制備的兩種TPPA-2對(duì)膜結(jié)構(gòu)、表面性能和分離性能的影響。結(jié)果表明，TPPA-2(MW)/PSF膜比TPPA-2(MC)/PSF和純PSF膜表面光滑，孔隙率高，水傳輸性能和分離性能好。當(dāng)TPPA-2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt%時(shí)，TPPA-2(MW)/PSF膜的純水透氣性顯著提高，約為3775 L/m2 hMPa，比PSF膜提高了67%。而TPPA-2(MC)/PSF膜的純水透過率僅為1733 L/m2 hMPa。在0.10MPa條件下，對(duì)有機(jī)污垢溶液(5mg/L HA)的分離效率，膜的水通量與純透水性相似。同時(shí)，在整個(gè)過濾過程中，兩種膜的HA截留率均提高了90%以上，證明COFS填料與聚合物基體之間具有較好的相容性。因此，為了了解TPPA-2(MW)/PSF膜在透水性和HA抑制方面的同步改善，提出了一種膜形成機(jī)理。與先進(jìn)的MMMS相比，我們的TPPA-2(MW)復(fù)合MMM具有提高水的滲透性和截留性的特點(diǎn)，打破了聚合物膜的滲透性和選擇性之間的內(nèi)在權(quán)衡效應(yīng)，表明這種新一代COFS基MMMS具有高性能、節(jié)約資源和成本效益的特點(diǎn)。
祥鵠儀器在本論文中的使用過程
采用接觸式溫度探頭(XH-MC-1，中國祥鵠)簡易微波反應(yīng)器進(jìn)行TPPA-2的合成(圖2).反應(yīng)方程也如圖2所示。以改進(jìn)的希夫堿反應(yīng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了TPPA-2的微波合成.最初，以間苯三酚[34，35，45](輔助信息)為原料合成了TPPA-2的中間原料TP。然后，在3 MGAA(2.5mL)和三甲苯/二氧六環(huán)(1：1，15 mL)的混合溶劑中，TP(1.5 mmol)與Pa-2(2.25 mmol)反應(yīng)，在改進(jìn)的希夫堿反應(yīng)的基礎(chǔ)上合成TPPA-2。在微波功率為500 W的開式微波系統(tǒng)中，在預(yù)定溫度(100°C，120°C)下工作一定時(shí)間(30、60和90 min)。最后，離心分離收集混合物，用丙酮(100 ML)提取60 min，4次循環(huán)，在環(huán)境條件下進(jìn)行純化。在測試孔隙度和Sbet之前，樣品在-196℃下進(jìn)行脫氣，在180°C下活化6h。合成的TPPA-2表示為TPPA-2(MW).作為比較，還采用機(jī)械化學(xué)法(稱為TPPA-2(MC)在砂漿和支架中用人工研磨法制備了TPPA-2，類似于先前的研究[35]。TPPA-2(MC)最初是通過視覺顏色變化來識(shí)別的。S1b)。
