随着社会的进步,水资源短缺问题已成为最紧迫的挑战。人们开发用于废水净化和海水淡化的先进材料,以缓解水资源短缺问题。膜的水处理技术有着过滤和吸附过程的双重功能,并且安全低能耗,得到了人们的广泛认可。虽然吸附会导致膜污染,但材料和表面改性技术可以减轻吸附的不利影响。通过界面聚合(IP)制备的薄膜复合纳滤(NF)膜,在超滤膜基材上形成选择性聚酰胺层,已成为膜制作的广泛工艺。
纳滤膜在水处理过程中容易结垢,造成性能效率下降、运营成本增加等问题。生物污垢是最严重的污染,粘附在膜表面的生物污垢进行生长和繁殖,分泌细胞外聚合物,形成保护性生物膜,造成纳滤膜的结垢。
近年来,提出了各种表面改性方法来减轻生物污染,其中将功能化杀菌材料嫁接到纳滤膜上,可以在细菌粘附到膜表面的初始阶段有效杀菌。离子液体(IL)由单一阳离子和阴离子组成,是一类新型可定制离子化合物。它们独特的物理和化学性质,高生物相容性、广抗菌特性、使它们在膜改性方面有很大的潜力。
研究人员通过加入抗菌1-氨基乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(AMIT IL)来制造NF膜。将离子液体直接接枝到PA层中。在这个独特的过程中,在与TMC进行IP期间,IL与PIP互相争夺氯基团,调节膜孔结构,形成多孔松散的PA层。解决结垢的方法是选择性地增强致垢阳离子的渗透性。TFC-0.2膜的对Na2SO4和CaCl2的优异选择性可以缓解石膏结垢。为了比较TFC膜和TFC-0.2膜的防垢性能,进行了连续40小时的结垢实验。鉴于两种膜表现出的不同初始通量,将通量标准化并以百分比形式表示。结果表明,经过40小时的结垢实验后,TFC膜的通量降低了79.6%,而TFC-0.2膜的通量仅降低了31.2%。防垢性能的大幅提升凸显了TFC-0.2膜与TFC膜相比的卓越效果。