近日，國際著名化學期刊Journal of Materials Chemistry A發表了天津工業大學分離膜與膜過程國家重點實驗室孟建強教授、研究生曹晶晶等人的論文，題為“Hyperbranched grafting enabling simultaneous enhancement of the boric acid uptake and the adsorption rate of a complexing membrane”（利用超支化接枝制備高容量吸附快的脫硼螯合膜）。
圖片來源：膜國家重點實驗室
近年來，水體環境中微量有毒物質的不斷檢出和產生的危害引起人們的廣泛關注。吸附是高效、低成本的微量有害物質去除方法之一。吸附容量和吸附速率是衡量高分子吸附劑的重要指標。但是，制備兼具高吸附容量和高吸附速率的高分子吸附劑存在很大挑戰，作為一種新興的吸附材料，吸附膜也存在同樣的問題。這是因為，表面接枝是制備高分子吸附膜的主要手段，增加吸附位點通常需要增加接枝層厚度，而這又往往導致被吸附分子的擴散路徑變長，使微孔膜的對流傳質優勢無法發揮出來。
圖片來源：膜國家重點實驗室
為此，孟建強教授課題組利用在高分子超濾膜表面接枝超支化聚合物的方法優化螯合配體的空間分布，制備兼具高吸附容量和高吸附速率的脫硼親和膜。他們選聚丙烯腈超濾膜為基膜，利用水解酰胺化反應將超支化聚乙烯亞胺（HPEI）接枝在膜表面，然后用縮水甘油對HPEI的端氨基進行修飾，在膜表面富集大量鄰位羥基結構作為硼酸分子的絡合配基，利用鄰位羥基結構與硼酸分子的特異性絡合反應，實現硼酸的吸附脫除。利用該方法制備的脫硼膜不僅吸附容量遠高于文獻上的其它脫硼吸附劑，而且吸附平衡時間縮短了1～2個數量級。值得一提的是，正是由于膜表面的超支化結構，膜的吸附再生效率接近100%。
該研究成果被選為Journal of Materials Chemistry A期刊封面(back cover)（最新的影響因子為8.262）進行了報道，該項研究得到了國家自然科學基金委和國家重點基礎研究發展計劃的大力支持。
