掺入TpPa-2的混合基质膜，用于高效水净化

按语

这篇由中国海洋大学等的研究学者完成，讨论掺入TpPa-2的混合基质膜，用于高效水净化的论文，发表在一区重要期刊《Journal of Membrane Science》，影响因子：6.578。

近年来，微波化学仪器用于材料合成的研究工作已经成为科学研究的热门方向，受到广大学者的极大关注！

摘要

纯有机性质和纳米孔结构使得共价有机骨架(COFS)在混合基质膜(MMMS)中具有广阔的应用前景。然而，基于COFS的MMMS由于其水解性质，很少应用于水的净化中。

本研究首次选择在复杂水环境中将具有广泛稳定性的TPPA-2作为纳米粒子制备水处理用MMM。采用微波合成技术制备了比表面积大、粒径小、团聚倾向小、稳定性好的TPPA-2(MW)。还合成了TPPA-2，比较了合成工艺对TPPA-2和TPPA-2结合MMM的影响。对TPPA-2(MW)-和TPPA-2(MC)复合MMM的膜结构和性能、水传输能力和分离性能进行了综合研究.结果表明，超低质量分数(0.2 wt%)TPPA-2(MW)的MMM具有改善水通量和截留率的特点，打破了聚合物膜的渗透性和选择性之间的折中关系。为了进一步了解TPPA-2(MW)在MMMS中的作用，提出了一种膜形成机制。

这种基于COFS的新型MMM具有高效、节约资源、节约成本等优点，在实际水净化中有很大的应用前景。

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结论

总之，COFS是首次用于制备用于水净化的MMMS。精心筛选的TPPA-2在复杂的水环境中具有广泛的稳定性，为多种水的应用奠定了技术基础。为了提高其在MMMS中的实用性，采用方便有效的微波(MW)法在几分钟内合成了该材料。在最佳微波条件下，得到的TPPA-2(MW)比机械化学法制备的TPPA-2(MW)具有更高的Sbet(535.2 m2/g)、较小的粒径和较少的团聚倾向。 将TPPA-2与PSF材料共混制备MMM.研究了微波法和机械化学法制备的两种TPPA-2对膜结构、表面性能和分离性能的影响。结果表明，TPPA-2(MW)/PSF膜比TPPA-2(MC)/PSF和纯PSF膜表面光滑，孔隙率高，水传输性能和分离性能好。当TPPA-2的质量分数为0.2wt%时，TPPA-2(MW)/PSF膜的纯水透气性显著提高，约为3775 L/m2 hMPa，比PSF膜提高了67%。而TPPA-2(MC)/PSF膜的纯水透过率仅为1733 L/m2 hMPa。在0.10MPa条件下，对有机污垢溶液(5mg/L HA)的分离效率，膜的水通量与纯透水性相似。同时，在整个过滤过程中，两种膜的HA截留率均提高了90%以上，证明COFS填料与聚合物基体之间具有较好的相容性。因此，为了了解TPPA-2(MW)/PSF膜在透水性和HA抑制方面的同步改善，提出了一种膜形成机理。与先进的MMMS相比，我们的TPPA-2(MW)复合MMM具有提高水的渗透性和截留性的特点，打破了聚合物膜的渗透性和选择性之间的内在权衡效应，表明这种新一代COFS基MMMS具有高性能、节约资源和成本效益的特点。

祥鹄仪器在本论文中的使用过程

采用接触式温度探头(XH-MC-1，中国祥鹄)简易微波反应器进行TPPA-2的合成(图2).反应方程也如图2所示。以改进的希夫碱反应为基础，进行了TPPA-2的微波合成.最初，以间苯三酚[34，35，45](辅助信息)为原料合成了TPPA-2的中间原料TP。然后，在3 MGAA(2.5mL)和三甲苯/二氧六环(1：1，15 mL)的混合溶剂中，TP(1.5 mmol)与Pa-2(2.25 mmol)反应，在改进的希夫碱反应的基础上合成TPPA-2。在微波功率为500 W的开式微波系统中，在预定温度(100°C，120°C)下工作一定时间(30、60和90 min)。最后，离心分离收集混合物，用丙酮(100 ML)提取60 min，4次循环，在环境条件下进行纯化。在测试孔隙度和Sbet之前，样品在-196℃下进行脱气，在180°C下活化6h。合成的TPPA-2表示为TPPA-2(MW).作为比较，还采用机械化学法(称为TPPA-2(MC)在砂浆和支架中用人工研磨法制备了TPPA-2，类似于先前的研究[35]。TPPA-2(MC)最初是通过视觉颜色变化来识别的。S1b)。