MBR平板膜：基于离子对结构纳米基元材料 制备的新型纳滤膜

MBR平板膜：水是生命之源，是人类赖以生存的宝贵资源，目前，水资源危机已成为制约社会可特续发展的关键因素•纳滤作为一种新型、节能、环保的膜分离技术在水质净化、废水处理和资源回收等方面发挥日益重要的作用。膜材料的研制是膜分离技术发展的关键，设计与制备具有成本低、制膜过程简单、分离性能优异的纳滤膜材料成为本领域的研究热点和难点问题．纳滤膜通常具有一定的荷电性，由亲水性荷电高分子材料如聚酖胶、羧甲基纤维素钠、壳聚糖和聚丙烯酸等制备而成，近年来，随着纳米技术的迅速发展,将一些功能性无机纳米材料引入聚合物膜内以提高膜的渗透选择性和耐污染稳定性已发展成为一个重要的研究方向．无机纳米粒子的引入改变了聚合物高分子链在膜内的紧密排列形式，且其内部含有孔道结构，为水分子和物质的分离提供选择性传输通道．然而，无机纳米材料自身的分散性及其与聚合物基膜间的相容性问题亟待解决．如能采用简便、可控的方法制备新型荷电高分子纳米材料，以其作为纳米基元材料通过易于放大的成膜技术制备相应的纳滤膜，可以充分发挥荷电高分子材料自身特性及其纳米结构优势，为制备高性能纳滤膜提供一种全新的思路.
最近,我们采用水溶液离子交联一自组装法制备了系列高分子纳米基元材料，其内部呈阴、阳“离子对”交联结构，在水溶液中可均匀地分散成球、棒状纳米粒子．粒子内部的自由体积及粒子间堆积形成的纳米孔洞可以形成膜的选择性传输通道．另外，甜菜碱型两性离子聚合物作为一类在同一单体单元上具有阴、阳“离子对”结构的新型聚电解质，能够与水分子结合，形成自由水合层,进而通过亲疏水效应和空间位阻效应提高膜材料的亲水性和耐污染性.我们首次提出以含“离子对”结构的高分子纳米粒子为基元材料,通过表面涂敷、界面交联法制备高性能纳滤膜，进而深入研究其微观结构、分离选择性机理和耐污染机制的研究思路．系统研究了含“离子对”纳米粒子的化学组成、粒子尺寸以及“离子对”交联程度等因素对所得膜结构和纳滤性能的影响，优化制膜工艺,获得了渗透选择性高、稳定性好和耐污染性强的纳滤膜. 深入探讨含“离子对”纳米粒子及其纳滤膜的微观结构与分离性能间的关系，正电子湮灭测试结果表明，膜内同时含有自由体积和纳米孔洞结构,含“离子对”纳米粒子自身超亲水性及其在膜内形成的“纳米水通道”结构是其纳滤膜具有高渗透选择性的根本原因．该研究工作为制备高性能纳滤膜提供了一种全新思路。

江苏沛尔膜业股份有限公司（股票代码：836744）成立于2007年，注册资本4800万元整，简称“沛尔膜业”，是一家集MBR平板膜产品的研发、生产、制造、服务于一体的高新技术企业，主要研发生产MBR平板膜，MBR膜组件，MBR膜元件，浸没式平板膜。沛尔膜业始终坚持与国内外知名大学如清华大学、悉尼大学、南京工业大学、常州大学、江南大学等一同合作研发，目前已成为国家行业标准HY/T 252-2018《水处理用浸没式平板膜元件》标准的主编单位，并持有6项发明专利，46项新型实用性专利。