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国立东华大学(台湾)黄淑娟:防污超滤膜聚苯胺:解决方案和挑战
高分子材料科学 / 时间:2021-06-10 10:23:09

高分子材料科学5月27日讯:防污超滤膜聚苯胺:解决方案和挑战 

【科研摘要】

共轭聚苯胺由于其亲水性和抗菌性,简便易行且廉价的合成程序,耐热和耐酸性以及独特的掺杂/去掺杂化学性质,因此会影响水过滤膜的领域。然而,胶凝作用,其刚性骨架和聚苯胺有限的亲水性严重地限制了其对膜的适应性及其防污性能。

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最近,国立东华大学(中国台湾)黄淑娟助理教授,阿卜杜拉国王科技大学Vincent Tung助理教授,加州大学洛杉矶分校Richard B. Kaner教授合作在《Nano Letters》上以题为Conducting Polyaniline for Antifouling Ultrafiltration Membranes: Solutions and Challenges发表Mini Review。该综述总结了与聚苯胺相关的超滤膜的重要工作,重点介绍了解决工艺中的工程障碍的解决方案以及在提高表面亲水性(尤其是化学方面)方面的挑战。作为可转换为导电盐的pH响应聚合物,这种经典材料应继续在水过滤膜领域带来非常规的发展。

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【主图导读】

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图1.(a)示意图,显示了聚苯胺的化学结构和可逆掺杂/去掺杂工艺。(b)通过常规方法合成的附聚聚苯胺和(c)通过界面氧化方法的聚苯胺纳米纤维的透射电子显微镜图像。(d)示意图和(e)图片显示了结垢过程和在水过滤膜上形成的滤饼。

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图2.(a)在聚砜-正甲基吡咯烷酮(PSF-NMP)-水系统中形成空隙的时间序列,其中G-NS为非溶剂,PS为聚合物溶液。(b)沉积在PSF膜上的(b)聚苯胺纳米纤维(箭头)和(c)PSF/聚苯胺复合膜的横截面的扫描电子显微镜图像。

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图3.(a)添加凝胶抑制剂(从左到右)吗啉,吡咯烷,2-甲基氮丙啶和哌啶,会导致氢与聚苯胺的翡翠碱形式键合。(b)聚(n-2-羟乙基苯胺)的化学结构。(c)聚(n-2-羟乙基苯胺)和(d)聚苯胺膜的扫描电子显微镜截面图。在250 ppm的次氯酸钠溶液中浸泡2天后,由(e)聚(n-2-羟乙基苯胺)制成的超滤膜保持完整,而(f)聚苯胺由于亚胺的降解而失去结合。

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图4.(a)图像显示,聚苯胺纳米纤维可以在酸性和碱性水溶液中与有机溶剂(在这种情况下为己烷)形成Pickering乳液。(b)聚苯胺薄膜在水中具有超疏油性,在油中具有超疏水性。(c)自掺杂的磺化聚苯胺(SPANI)是两性离子聚合物

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图5.(a)来自全氟苯基叠氮化物和苯胺四聚体的结合分子可以在暴露于紫外光时通过亚硝基自由基接枝到膜上。当用酸和碱处理时,(b)合成分子和(c)修饰膜都可以经历可逆掺杂和去掺杂,分别显示绿色和蓝色。(d)改性膜表面的亲水性比未改性膜的亲水性增加约30°(e)接触角。