近日，国际著名化学期刊Journal of Materials Chemistry A发表了天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室孟建强教授、研究生曹晶晶等人的论文，题为“Hyperbranched grafting enabling simultaneous enhancement of the boric acid uptake and the adsorption rate of a complexing membrane”（利用超支化接枝制备高容量吸附快的脱硼螯合膜）。
图片来源：膜国家重点实验室
近年来，水体环境中微量有毒物质的不断检出和产生的危害引起人们的广泛关注。吸附是高效、低成本的微量有害物质去除方法之一。吸附容量和吸附速率是衡量高分子吸附剂的重要指标。但是，制备兼具高吸附容量和高吸附速率的高分子吸附剂存在很大挑战，作为一种新兴的吸附材料，吸附膜也存在同样的问题。这是因为，表面接枝是制备高分子吸附膜的主要手段，增加吸附位点通常需要增加接枝层厚度，而这又往往导致被吸附分子的扩散路径变长，使微孔膜的对流传质优势无法发挥出来。
图片来源：膜国家重点实验室
为此，孟建强教授课题组利用在高分子超滤膜表面接枝超支化聚合物的方法优化螯合配体的空间分布，制备兼具高吸附容量和高吸附速率的脱硼亲和膜。他们选聚丙烯腈超滤膜为基膜，利用水解酰胺化反应将超支化聚乙烯亚胺（HPEI）接枝在膜表面，然后用缩水甘油对HPEI的端氨基进行修饰，在膜表面富集大量邻位羟基结构作为硼酸分子的络合配基，利用邻位羟基结构与硼酸分子的特异性络合反应，实现硼酸的吸附脱除。利用该方法制备的脱硼膜不仅吸附容量远高于文献上的其它脱硼吸附剂，而且吸附平衡时间缩短了1～2个数量级。值得一提的是，正是由于膜表面的超支化结构，膜的吸附再生效率接近100%。
该研究成果被选为Journal of Materials Chemistry A期刊封面(back cover)（最新的影响因子为8.262）进行了报道，该项研究得到了国家自然科学基金委和国家重点基础研究发展计划的大力支持。
