基于甜菜碱两性离子耐污染纳滤膜的制备与性能研究

改进纳滤膜耐污染性对于提高其使用寿命和拓展其应用领域十分重要，是纳滤领域的研究热点和关键课题之一。本项目基于甜菜碱两性离子突出的耐污染性，立足于"界面聚合"这一制备商品化纳滤膜的通用方法，从分子设计角度出发，合成甜菜碱两性离子界面聚合单体，并制备其耐污染、高性能纳滤膜。以N-氨乙基哌嗪和2,6-二氨基吡啶为底物分子，合成四种甜菜碱两性离子单体，再与均苯三甲酰氯进行界面聚合，制备纳滤膜，研究其对牛血清蛋白(BSA)、有机腐植酸和多价离子(Ca2+, Mg2+)的截留、分离和耐污染性能。遴选综合性能较优的膜体系，对其界面聚合单体进行二次分子设计，研究膜耐污染机制。本项目制备可界面聚合的甜菜碱两性离子单体及其纳滤膜，开发了一类新型耐污染纳滤膜材料，提供了从分子设计角度制备耐污染纳滤膜的新思路，具有重要的科学意义和应用价值。

高性能、耐污染纳滤膜的制备在工业应用中具有十分重要的意义。本项目基于甜菜碱两性离子优异的耐污染性，提出了制备新型两性离子纳滤膜的方法。结合界面聚合单体分子结构特点进行分子设计，合成了磺化N-氨乙基哌嗪和磺化2,6-二氨基吡啶两种可参与界面聚合的两性离子单体。采用界面聚合和二次界面聚合方法成功制备了含有两性离子的新型聚酰胺纳滤膜，在不降低盐截留率的前提下可将膜通量由 28.0 L m-2 h-1大幅度提高至57.6 L m-2 h-1。牛血清白蛋白（BSA）动态污染实验表明，两性离子纳滤膜通量回复率可达到93%以上；对表皮葡萄球菌具有良好的抗吸附能力，显著的提高了纳滤膜耐污染性能。从分子层次研究了两种两性离子单体参与界面聚合成膜的过程，初步建立了“分子结构~膜结构~纳滤性能”关系。通过设计合成可界面聚合的甜菜碱两性离子单体，本项目开发了一类新型耐污染纳滤膜材料，提供了从分子设计角度制备耐污染纳滤膜的新思路，具有重要的科学意义和应用价值。