四川大学刘百仓教授团队近期于期刊Separation and Purification Technology（Impact Factor:7.312）发表题为《通过接枝两性离子聚合物制备防污纳滤膜用于页岩气废水的回用》的学术论文。该文章的第一作者为硕士研究生胡敏莉，通讯作者为刘百仓教授。
文章亮点
Ø 通过表面引发的ARGET-ATRP反应将两性离子聚合物接枝到NF膜上。
Ø 在常规的混凝和超滤工艺之后改性的纳滤膜被应用于SGW进一步处理。
Ø 该改性膜具有良好的蛋白质防污性能。
Ø 利用XDLVO理论研究了NF被SGW污染的机制。
Ø EEM荧光被用来分析NF对溶解性有机物的去除情况。
文章简介
页岩气废水（SGW）中复杂的有机物会严重污染费水处理用膜。本工作研究了通过电子转移-原子转移自由基聚合（ARGET-ATRP）将由聚（甲基丙烯酸磺酸钠）（PSBMA）组成的两性离子刷接枝到商用纳滤（NF）膜的表面，以实现对有机污染物的防污性能。与原始的NF膜相比，PSBMA接枝的NF膜在以SGW作为进料液时表现出优异的性能：(1)在长期运行过程中，通量稳定性明显提高，在SGW过滤实验中，在50%回收率下通量提高了64.28%，同时保持了稳定的初始通量和二价离子去除率；(2)根据荧光区集成的激发-发射-矩阵光谱（EEM）检测结果得出蛋白质类有机物和腐殖质类有机物的去除率分别提高了34%和16.5%；（3）XDLVO理论证实了膜表面与有机污物之间的疏水相互作用通过增强路易斯酸碱相互作用能量而减少的假设。本文提出的防污两性离子纳滤膜在SGW现场回用的工业应用方面展现出较大潜力。
图1. (A)原始VNF1和NF90膜以及涂覆PDA和接枝PSBMA制备的改性膜的ATR-FTIR光谱和（B）XPS光谱。
图2.原始NF90和VNF1膜以及涂覆PDA和接枝PSBMA制备的改性膜的AFM和SEM图像。
图3. (A)从AFM图像中计算出每个膜表面（NF90、NF90-PDA、NF90-PSBMA、VNF1、VNF1-PDA和VNF1-PSBMA）至少五个不同位置的平均粗糙度（Ra）和均方根（Rq）的平均值；(B)原始NF90和VNF1膜以及改性膜的表面zeta电位值与pH的关系。
图4. (A)原始NF90和VNF1膜以及改性膜的水接触角随时间的变化；(B)原始NF90和VNF1膜以及改性膜的盐截留率（压力：2.068MPa，盐浓度：2000毫克/升，温度：25℃）；(C)不同膜的渗透量与回收率的关系（工作压力：2.068MPa；最大水回收率：50%）。
图5.每个处理过程的出水的荧光激发-发射矩阵（EEM）。(A）原水；（B）混凝；（C）超滤；通过（D）NF90；（E）NF90-PDA；（F）NF90-PSBMA；（G）VNF1；（H）VNF1-PDA和（I）VNF1-PSBMA膜的过滤后出水。(I:酪氨酸蛋白类物质(Ex/Em = 220-250/380-480 nm), II:色氨酸蛋白类物质(Ex/Em = 220-250/330-380 nm), III:谷氨酸类物质(Ex/Em = 220-250/380-480 nm), IV:可溶性微生物副产品(Ex/Em = 250-440/280-380 nm), V:腐殖质类物质(Ex/Em = 250-400/380-540 nm)
图6. (A)水溶液中膜和SGW颗粒之间的总相互作用能（
），Lifshitz-van der Waals相互作用能（
），以及Lewis酸碱（AB）相互作用能（
）；(B)每个处理过程中出水的荧光区域积分（FRI）结果。
原文信息
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119310
部分作者介绍
第一作者
胡敏莉
通讯作者
刘百仓教授
通讯邮箱：bcliu@scu.edu.cn
课题组网站：https://www.baicangliu.org
