利用超支化接枝製備容量高吸附快的脫硼螯合膜
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近年來，水體環境中微量有毒物質的不斷檢出和產生的危害引起人們的廣泛關注。吸附仍然是最有效最廉價的脫除微量有害物質的方法。吸附容量和吸附速率是衡量高分子吸附劑的重要指標。但是，製備兼具高吸附容量和高吸附速率的高分子吸附劑存在很大挑戰，作為一種新興的吸附材料，吸附膜也存在同樣的問題。這是因為，表面接枝是製備高分子吸附膜的主要手段，增加吸附位點通常需要增加接枝層厚度，而這又往往導致被吸附分子的擴散路徑變長，使微孔膜的對流傳質優勢無法發揮出來。
近日，天津工業大學分離膜與膜過程國家重點實驗室孟建強教授課題組利用在高分子超濾膜表面接枝超支化聚合物的方法優化螯合配體的空間分布，製備兼具高吸附容量和高吸附速率的脫硼親和膜。他們選聚丙烯腈超濾膜為基膜，利用水解醯胺化反應將超支化聚乙烯亞胺（HPEI）接枝在膜表面，然後用縮水甘油對HPEI的端氨基進行修飾，在膜表面富集大量鄰位羥基結構作為硼酸分子的絡合配基，利用鄰位羥基結構與硼酸分子的特異性絡合反應，實現硼酸的吸附脫除。
應用這種方法，對HPEI大量端胺基的有效修飾不僅可以使絡合配基在膜孔壁表面富集，大大縮短了硼酸分子到膜表面的擴散路徑，而且HPEI骨架上的叔胺和仲胺基團可以作為「縛酸劑」，促進反應平衡向絡合方向移動。這樣得到的脫硼膜不僅吸附容量不但遠高於文獻上的其它脫硼吸附劑，而且吸附平衡時間縮短了1～2個數量級。值得一提的是，正是由於膜表面的超支化結構，膜的吸附能力再生也方便快捷（0.1 mol/L鹽酸溶液浸泡15分鐘），再生效率接近100%，至少可重複使用10次。
該研究成果被選為封面(back cover)在《材料化學》（Journal of Materials Chemistry A）雜誌上報道，碩士生曹晶晶同學在本研究的實驗工作上做了重要貢獻。
該研究工作得到了國家自然科學基金委和國家重點基礎研究發展計劃的大力支持。
該論文作者為：Jianqiang Meng, Jingjing Cao, Ruisong Xu, Zhe Wang, Rongbo Sun
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c6ta02348g
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J. Mater. Chem. A,2016,4, 11656-11665, DOI: 10.1039/c6ta02348g
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