共价有机框架介导界面聚合制备超薄聚酰胺脱盐膜

　　 针对上述问题，天津大学吴洪教授、姜忠义教授团队采用共价有机框架介导界面聚合的策略，利用二维固有孔材料在基底上首先构筑高孔隙率超亲水层，再进行界面聚合，成功制备出超薄聚酰胺纳滤膜。合成了具有高比表面积且富含亲水基团（胺基、酮基）的TpPa-1型共价有机框架纳米片（covalent organic framework nanosheets，CONs）作为构筑单元，在基底上组装一层CONs复合基膜（CONs-loading layer composite substrate，CLS）。在界面聚合过程中，CLS层可高效储存胺单体，并优化单体分布与扩散，与TMC聚合后可得到超薄聚酰胺脱盐膜。

　　
       首先采用真空辅助自组装将CONs沉积在商售聚醚砜微滤膜表面制得CLS。通过改变CONs的沉积量可调控CLS中胺单体负载量，进而优化界面聚合反应中胺单体的初始浓度。结果表明，提高CLS中胺单体负载量可促进界面聚合反应的自抑制过程，聚酰胺层厚度可从70nm减薄至10nm以下。

图1．(a) 共价有机框架介导的超薄脱盐膜制备过程；(b) PES基膜的表面形貌与表面亲水性；(c) CLS复合基膜的表面形貌、表面亲水性与断面形貌；
(d) CONs沉积量对CLS复合基膜水吸附能力与胺单体储存能力的影响；(e) CONs沉积量对复合聚酰胺膜结构的影响。

制得的超薄纳滤膜水渗透速率可达535.5L m^-2 h^-1 MPa^-1，同时可保持良好的二价盐截留率（Na₂SO₄, 94.3%），是文献报道纳滤膜水渗透速率的2～8倍。此外，制得的超薄纳滤膜在不同盐浓度、不同操作压力下均表现出良好的脱盐性能和长期运行稳定性。

图2．(a) PA/CLS膜的分离性能；(b) 纳滤性能对比图；(c) PA/CLS膜对不同盐溶液的分离性能；(d) PA/CLS膜对不同浓度Na₂SO₄的分离性能；
(e) PA/CLS膜的耐压性与(f)长期运行稳定性。

　　该研究成果近日发表在Journal of Materials Chemistry A上（J. Mater. Chem. A, 2019,7, 25641-25649）并入选该期刊2019年度热点论文（HOT paper）。论文第一作者为天津大学化工学院博士生袁锦秋。通讯作者为天津大学吴洪教授和姜忠义教授。