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基于表面天然α-硫辛酸串联氧化的聚酰胺反渗透膜仿生耐氯剪裁
Journal of Membrane Science ( IF 8.4 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118521
Xiaotai Zhang , Hai Huang , Xiaoming Li , Jian Wang , Yangyang Wei , Huifeng Zhang

摘要 活性氯的脆弱性是聚酰胺薄膜复合 (PA-TFC) 反渗透 (RO) 膜在海水淡化和/或净化过程中的致命弱点。氯化会破坏多孔载体上脆弱的 PA 表层,导致膜渗透选择性显着下降并增加维护成本。受生物内源性α-硫辛酸 (LA) 卓越的抗氧化能力的启发,这项工作致力于定制表面带有 LA 牺牲单元的耐氯 RO 膜。有证据表明,LA 中的特征二硫戊环优先与给水中的活性氯反应,从而保护内膜 PA 选择层免受氯引发的氧化。改性剂以 LA 和聚乙烯亚胺 (PEI) 作为介体进行预组装,随后在没有任何催化剂的情况下通过一步化学偶联连接到膜表面。通过调节改性剂浓度实现了膜渗透选择性和接枝改性剂量之间的平衡。与原始膜相比,改性膜表现出显着改善的耐氯性,在酸性条件下严格静态氯暴露 8000 ppm h 后,标准化脱盐率仍保持 (99.3 ± 0.6)%,最终通量损失仅为 (17 ± 5)%条件(置信水平,P = 95%)。通过密度泛函理论(DFT)计算确定了涉及氯化的化学过程的电子能量差异,并提出了LA部分的能量有利的三级串联氧化机制。因此,最多 5 当量。活性氯可以被单个牺牲单元捕获。基于 LA 的牺牲层的这种固有的高氯消耗效率将延迟通常使牺牲层无效的氯化饱和。这项受生物启发的工作为 PA-TFC RO 膜提供了一种新颖、简便且有效的抗氯策略,以保持使用性能的稳定性。



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更新日期:2021-01-01
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