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利用超支化接枝制备容量高吸附快的脱硼螯合膜
近年来，水体环境中微量有毒物质的不断检出和产生的危害引起人们的广泛关注。吸附仍然是最有效最廉价的脱除微量有害物质的方法。吸附容量和吸附速率是衡量高分子吸附剂的重要指标。但是，制备兼具高吸附容量和高吸附速率的高分子吸附剂存在很大挑战，作为一种新兴的吸附材料，吸附膜也存在同样的问题。这是因为，表面接枝是制备高分子吸附膜的主要手段，增加吸附位点通常需要增加接枝层厚度，而这又往往导致被吸附分子的扩散路径变长，使微孔膜的对流传质优势无法发挥出来。
近日，天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室孟建强教授课题组利用在高分子超滤膜表面接枝超支化聚合物的方法优化螯合配体的空间分布，制备兼具高吸附容量和高吸附速率的脱硼亲和膜。他们选聚丙烯腈超滤膜为基膜，利用水解酰胺化反应将超支化聚乙烯亚胺（HPEI）接枝在膜表面，然后用缩水甘油对HPEI的端氨基进行修饰，在膜表面富集大量邻位羟基结构作为硼酸分子的络合配基，利用邻位羟基结构与硼酸分子的特异性络合反应，实现硼酸的吸附脱除。
应用这种方法，对HPEI大量端胺基的有效修饰不仅可以使络合配基在膜孔壁表面富集，大大缩短了硼酸分子到膜表面的扩散路径，而且HPEI骨架上的叔胺和仲胺基团可以作为“缚酸剂”，促进反应平衡向络合方向移动。这样得到的脱硼膜不仅吸附容量不但远高于文献上的其它脱硼吸附剂，而且吸附平衡时间缩短了1～2个数量级。值得一提的是，正是由于膜表面的超支化结构，膜的吸附能力再生也方便快捷（0.1 mol/L盐酸溶液浸泡15分钟），再生效率接近100%，至少可重复使用10次。
该研究成果被选为封面(back cover)在《材料化学》（Journal of Materials Chemistry A）杂志上报道，硕士生曹晶晶同学在本研究的实验工作上做了重要贡献。
该研究工作得到了国家自然科学基金委和国家重点基础研究发展计划的大力支持。
该论文作者为：Jianqiang Meng, Jingjing Cao, Ruisong Xu, Zhe Wang, Rongbo Sun
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c6ta02348g
Hyperbranched grafting enabling simultaneous enhancement of the boric acid uptake and the adsorption rate of a complexing membrane
J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 11656-11665, DOI: 10.1039/c6ta02348g