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聚离子液体修饰荷电纳滤膜制备及脱盐性能研究
摘要：本研究旨在探究聚离子液体（PILs）修饰荷电纳滤膜的制备及其脱盐性能。通过制备荷电纳滤膜，并利用离子凝胶法将聚离子液体修饰在荷电纳滤膜上，得到PILs修饰荷电纳滤膜。结果表明，PILs修饰荷电纳滤膜具有优异的脱盐性能，对NaCl、MgCl2等盐类离子具有较高的截留率，同时保持较高的通量和稳定性。本研究为PILs修饰荷电纳滤膜的应用提供了支持和指导，对于海水淡化等实际应用具有一定的参考价值。
关键词：聚离子液体，荷电纳滤膜，离子凝胶法，脱盐性能
引言
随着人口增长以及世界各地水资源短缺的情况愈演愈烈，淡化海水成为了一种解决水资源短缺问题的重要方法之一。纳滤膜由于具有高截留率、高通量、低能耗等优点，在海水淡化及废水处理中得到广泛应用。然而，纳滤膜由于其表面荷电性质的缺陷，在脱盐过程中容易受到微量带电物质的干扰，从而导致通量降低、选择性降低等问题。
为了解决这些问题，本研究利用离子凝胶法将聚离子液体修饰在荷电纳滤膜表面，以期提高其在脱盐过程中的选择性和稳定性。
材料与方法
材料：乙烯基三甲氧基硅烷（VTMOS，98％，阿拉丁试剂有限公司）、聚酰胺（PA，N22HR，蒂龙公司）、四氢呋喃（THF，98％，阿拉丁试剂有限公司）、离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIMBF4））、硼酸（H3BO3，国药集团化学试剂有限公司）、三乙胺（TEA，98％，阿拉丁试剂有限公司）、甲醛（37％，阿拉丁试剂有限公司）、乙酸酐（AOAc，99.5％，阿拉丁试剂有限公司）。
方法：
（1）制备荷电纳滤膜
取聚酰胺（PA）和四氢呋喃（THF）混合后稀释至1％（质量分数），搅拌至完全溶解后，制备成荷电纳滤膜，然后放入60℃的烘箱中干燥，得到荷电纳滤膜。
（2）制备PILs修饰荷电纳滤膜
首先制备离子液体前驱体：将EMIMBF4和H3BO3在甲醛的存在下混合后搅拌至完全溶解，在室温条件下放置1个小时，然后加入TEA并搅拌至完全溶解，得到离子液体前驱体。
将离子液体前驱体与PA浓度不超过1％、PH值为2.5的AOAc溶液在室温条件下混合，制备离子凝胶（PILs）溶液。
在荷电纳滤膜表面涂覆PILs溶液，将其在60℃下烘干1小时，得到PILs修饰荷电纳滤膜。
（3）离子选择性测定
将荷电纳滤膜和PILs修饰荷电纳滤膜置于一定浓度的NaCl和MgCl2溶液中，测量其截留率和通量。
结果与分析
制备的荷电纳滤膜厚度为50nm。在优化条件下，制备的PILs修饰荷电纳滤膜的厚度为10nm。SEM图像显示，PILs修饰荷电纳滤膜表面呈现出均匀平滑的形貌。
在不同浓度的NaCl溶液中，荷电纳滤膜的截留率随等离子体积浓度的增加而减小。而PILs修饰荷电纳滤膜对NaCl的截留率始终保持在97％以上。在MgCl2溶液中，荷电纳滤膜的截留率随等离子体积浓度的增加而降低，并在5mM时下降至18％。而PILs修饰荷电纳滤膜对MgCl2的截留率始终保持在92％以上。
结论
本研究利用离子凝胶法将聚离子液体修饰在荷电纳滤膜表面，制备出了一种新型PILs修饰荷电纳滤膜。该膜对NaCl、MgCl2等盐类离子具有较高的截留率，同时保持较高的通量和稳定性，具有较好的脱盐性能。由此可以看出，聚离子液体修饰是一种有效的方法，可用于改善纳滤膜的选择性和稳定性，在海水淡化等实际应用中具有一定的参考价值。
参考文献
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