污染控制机制解析

天津津腾实验室为进一步解释TFC膜和TFC-PNIPAM膜的在原子尺度的污染控制机制,在含有钙离子的水盒子中放置一个TFC片段或一个PNIPAM链,定性地研究TFC片段或PNIPAM链在水环境中与钙离子的相互作用情况,钙离子与纳滤膜的相互作用模拟体系如图1所示。

从图1中可观察到TFC片段由PIP和TMC单体聚合而成。在水环境体系下,TFC片段的羧基官能团失去质子,使TFC片段呈现电负性。

由于钙离子带有正电荷,通过与羧基官能团的静电吸引作用,钙离子被吸附在羧基官能团周围。通过测量钙离子与TFC片段上最近氧原子的距离,可以发现钙离子与TFC片段的间距为4.39Å。

与TFC片段相比,PNIPAM链的含氧官能团以仲酰胺官能团为主,因此PNIPAM链呈电中性,无法与钙离子产生静电引力。测量结果表明PNIPAM链与钙离子的间距为6.72Å。

 

图7纳滤膜与钙离子相互作用的模拟体系

在膜分离技术应用中，微孔滤膜是应用范围最广的一种膜品使用简单快捷。具有气通量大、微粒截留率高、耐温性好，抗强油，生物相容性好等特点。其材质分为有机和无机两大类，鉴于微孔滤酸、强碱、有机溶剂和氧化剂，耐老化及不粘、不燃性和无毒、载留微粒、细菌以及其它污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。对膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表现，通常孔径岜围在0.1~1um，故微孔滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。广泛应甲科研、医药卫生、生物化学、食品、能源、微电子工业、纳米技术环境保护等部门。