DOI:10.1016/j.matdes.2020.109101
在海水和廢水凈化領域，薄膜復合膜（TFC）引起了人們的廣泛關注。在這項研究中，通過一步法形成了樹狀電紡納米纖維膜（TENMs），在聚偏氟乙烯（PVDF）層的基礎上制備了一種新型TFC膜。與傳統的支撐膜相比，TENMs具有高表面孔隙率、低曲折度、高比例的互連孔以及200nm以下的最小平均孔徑。因此，該復合膜在制備高性能TFC納濾（NF）膜方面具有很大的潛力。此外，還討論了添加劑四丁基氯化銨（TBAC）濃度對TENMs形態和結構的影響。結果表明，在紡絲液中加入0.025mol TBAC有利于形成最小孔徑為130-140nm、孔徑分布最窄的樹狀結構，以及致密的分支納米纖維。此外，還研究了TENMs結構和表面形態對聚酰胺膜形成的影響。研究發現，嵌入聚酰胺基體中的超細分支形成了“定向水通道”，這提高了水分子的傳輸速度。截留測試表明，該復合膜對MgSO4溶液的截留率達97％以上，對NaCl溶液的截留率達76％以上，這表明了其在水凈化中的應用潛力。
圖1.樹狀納米纖維膜的形成過程示意圖。
圖2.TENMs上的界面聚合示意圖。
圖3.（a）純PVDF（黑色）納米纖維膜和TENMs（紅色）的FT-IR光譜。（b）不同TBAC濃度的溶液電導率。（c）純PVDF納米纖維膜（a-c）和TENMs（d-i）的EDS分析。
圖4.TENMs、純PVDF膜、CNMs和澆鑄膜的SEM圖像和孔徑分布：（a1-a3）PVDF/TBAC-0.02，（b1-b3）PVDF/TBAC-0.025，（c1-c3）PVDF/TBAC-0.03，（d1-d3）PVDF/TBAC-0.035，（e1-e3）PVDF/TBAC-0.04，（f1-f3）純PVDF納米纖維膜，（g1-g3）流延膜，（h1-h3）CNMs。
圖5.在0.35MPa壓力下不同支撐膜的純水通量。
圖6.在TENMs、原始PVDF膜、CNMs和澆鑄膜上形成的聚酰胺表面和橫截面SEM圖像。（a1-a4）TFC-TENMs-TBAC-0.02，（b1-b4）PA-TBAC-0.025，（c1-c4）PA-TBAC-0.03，（d1-d4）PA-TBAC-0.035，（e1-e4）PA-TBAC-0.04，（f1-f4）PA-純PVDF納米纖維膜，（g1-g4）PA-澆鑄膜，（h1-h4）PA-CNMs。
圖7.在這項研究中，聚酰胺薄膜在澆鑄膜（a）和TENMs（b）上的形成機理。
圖8.各種聚酰胺TFC膜的除鹽率（a）和反滲透通量（b）；（c）納米復合阻擋層中天然水通道和定向水通道的示意圖。
