近日，我校纺织科学与工程学院2018级博士生鲁清晨以第一作者在知名化工期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=13.273) 和《Journal of Environmental Chemical Engineering》(IF=5.909)上发表题为“Supramolecular recognition PVDF/PVA ultrafiltration membrane for rapid removing aromatic compounds from water ”和“Preparation of hydrophilic polyvinylidene fluoride/polyvinyl alcohol ultrafiltration membrane via polymer/non-solvent co-induced phase separation method towards enhance anti-fouling performance ”的文章，纺织科学与工程学院李娜娜教授为文章通讯联系人。

随着化工产品种类和产量的增加，工业污水成分日益复杂。芳香类化合物是一种重要的化工原料，广泛存在于石油化工、医药、染料、个人护理产品中。由于芳香类化合物的分子结构中含有苯环，自然条件下难以降解，经由生物富集危害人体健康，是一种典型的有机污染物。超滤膜技术广泛应用于水处理领域，是一种环境友好的水处理技术，可以有效去除水中的大分子有机污染物。但由于芳香类化合物分子小，使用普通超滤膜难以将其去除。因此，将超滤膜与吸附技术相结合，在不影响大分子污染物分离性能基础上，同步去除水中小分子芳香类化合物，有望成为复杂有机废水处理技术极大的技术革新。

基于传统非溶剂诱导相分离PVDF成膜机理，在凝固浴中引入多羟基水溶性PVA大分子，实现了PVA在膜表面与膜孔表面稳定均匀分布，为惰性PVDF化学改性提供了前期基础。同时，膜表面生成水化层，可有效减少有机污染物在膜表面沉积和吸附，显著提高PVDF超滤膜抗污染性能。相关成果以“Preparation of hydrophilic polyvinylidene fluoride/polyvinyl alcohol ultrafiltration membrane via polymer/non-solvent co-induced phase separation method towards enhance anti-fouling performance ”为题发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》上。

以此为基膜，通过化学接枝，将羟丙基-β-环糊精修饰在聚偏氟乙烯/聚乙烯醇(SPVDF/PVA)超滤膜与水的有效接触面上，获得SPVDF/PVA超滤膜，赋予超滤膜出色的超分子识别功能。SPVDF/PVA超滤膜对牛血清白蛋白和芳香类化合物混合溶液表现出分级过滤，通过膜孔结构筛分作用去除牛血清蛋白溶液，通过环糊精腔体包覆作用去除芳香类化合物。过滤条件下，SPVDF/PVA超滤膜对酚酞和α-萘胺去除率分别为100%和90%，对牛血清蛋白溶液截留率达到90%以上。作者通过密度泛函理论研究了去除芳香类化合物机理，发现膜对芳香族化合物去除效果主要受羟丙基-β-环糊精空腔和芳香类化合物尺寸匹配程度影响，与分子电荷分布也存在一定关联性。相关成果以“Supramolecular recognition PVDF/PVA ultrafiltration membrane for rapid removing aromatic compounds from water”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。在这项研究中，利用传统制膜方法的优化升级，为膜孔调控与膜改性提供了一种新途径，该超滤膜在化工与水处理领域具有广阔的应用前景。

本研究得到国家自然科学基金（51503144）和天津市自然科学基金（18JCZDJC3700）的资助。

原文链接

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721044648

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343721014081

（审稿：纺织科学与工程学院 巩继贤 编辑：党委宣传部 柳婷）

图片来源：纺织科学与工程学院