聚合物基8-羥基喹啉復合膜的制備及其對有機染料的分離性能

聚合物基8-羥基喹啉復合膜憑借8-羥基喹啉的強螯合性、吸附性與聚合物的成膜性、穩定性，在有機染料廢水處理領域具備潛在應用價值，其制備多通過將它或其金屬配合物與聚合物基材結合實現，分離有機染料則依托吸附、螯合及膜的篩分作用，以下是詳細解析：

一、聚合物基8-羥基喹啉復合膜的制備方法

目前該類復合膜的制備方法以功能化改性為核心，通過不同工藝將8-羥基喹啉的功能單元固定在聚合物基體中，常見方式如下：

層層組裝法：該方法適用于制備超薄且結構可控的復合膜，常搭配水滑石等輔助材料提升性能。先制備層間含特定陰離子的水滑石前體，將其加入甲酰胺溶劑中高速攪拌12-36小時，剝離后得到澄清的水滑石納米片膠體溶液。同時制備兩親性嵌段聚合物包裹雙（8-羥基喹啉）鋅配合物的膠束膠體溶液，所選聚合物可選用聚（叔-丙烯酸丁酯-co-丙烯酸乙酯-co-甲基丙烯酸）等。隨后將親水化處理后的基片交替浸泡在兩種膠體溶液中，每次浸泡10-20分鐘并清洗，重復循環2-200次即可。通過調節組裝次數，能將膜厚在20-9000nm之間精準調控，且膜的發光及結構穩定性較好。

自由基共聚-配合法：該方法可制備高分子量的聚合物基8-羥基喹啉復合膜，適用于對膜強度要求較高的場景。第一步先合成含8-羥基喹啉配體的烯類單體，將官能化乙烯基化合物與改性8-羥基喹啉在40-150°C、催化劑與阻聚劑存在下反應，經水沉淀和石油醚重結晶提純；第二步把該單體與普通烯類單體溶于有機溶劑，加入引發劑在20-200°C下反應1-20小時，甲醇重沉淀后得到含8-羥基喹啉配體的高聚物；第三步將含金屬離子的化合物與8-羥基喹啉室溫攪拌反應1-30天，制得預留空位的8-羥基喹啉金屬配合物；最后將上述高聚物與金屬配合物溶于有機溶劑，20-100°C下反應10-40小時，經甲醇重沉淀獲得目標復合膜材料，其分子量可達10萬-50萬，熱穩定性較強。

聚合物基體固載法：此方法操作簡便，適合規?；苽?，常用聚丙烯腈這類成膜性好的聚合物作為基材。通過特定化學改性手段，將8-羥基喹啉分子固定在聚丙烯腈中空纖維膜表面或內部。該制備工藝耗時較短，且制成的復合膜能在較寬pH范圍內使用，無需額外添加緩沖劑調控體系酸堿度，減少了制備過程中的污染問題，同時還可用于其他微量元素的富集分離。

二、對有機染料的分離性能

當前該類復合膜針對有機染料的分離研究多圍繞螯合、吸附機制展開，對含特定基團的染料分離效果顯著，具體性能表現如下：

分離機制與針對性效果

螯合-吸附協同分離：8-羥基喹啉作為優良螯合劑，其分子中的羥基和喹啉環可與染料分子中的氨基、亞氨基等官能團形成配位鍵，同時與染料中的金屬離子發生螯合反應，例如在處理含金屬離子的絡合染料時，復合膜可通過螯合作用牢牢固定染料分子。另外，部分復合膜還能借助滲透萃取工藝分離硝基酚類染料相關物質，展現出高選擇性和出色的滲透通量，為同類芳香族有機染料的分離提供了參考。

篩分與吸附結合分離：聚合物基體形成的膜孔結構可發揮篩分作用，阻擋大分子染料通過，而8-羥基喹啉的吸附性能能進一步截留小分子染料。如聚丙烯腈固載8-羥基喹啉的中空纖維膜，在海水稀土元素預濃縮中可高效分離基體成分，這種基體分離能力可遷移至染料廢水處理，能有效分離染料與水體中的小分子雜質，也可對不同分子量的有機染料實現分級分離。

影響分離性能的關鍵因素

膜的結構參數：采用層層組裝法時，組裝層數越多，膜厚越大，染料分子傳輸路徑越長，分離選擇性提升，但通量會下降；而膜的孔隙率過高會降低吸附與螯合位點密度，導致分離精度下降，需平衡膜厚與孔隙率。

料液工況條件：類似聚合物嵌入膜的分離規律，該復合膜對堿性染料的分離效果受料液pH影響較大。在偏堿性環境中，8-羥基喹啉的螯合活性增強，對亞甲基藍等堿性染料的去除率提高；酸性過強則會破壞配位鍵，降低分離效率。此外，染料初始濃度過高會使膜的吸附位點快速飽和，導致分離通量下降。

聚合物與8-羥基喹啉配比：8-羥基喹啉含量在1%-30%范圍內時，含量越高，膜的螯合與吸附位點越多，分離效果越好；但超過30%后易出現分子聚集，反而降低膜的通透性和分離選擇性。同時，聚合物的種類也會影響分離效果，兩親性嵌段聚合物能提升8-羥基喹啉的分散性，相比普通聚合物基體，其制備的復合膜分離穩定性更優。

復用性與穩定性：這類復合膜具備較好的復用潛力，例如聚丙烯腈基復合膜經洗脫再生后，可重復用于物料富集分離；層層組裝制備的復合膜因結構有序，多次使用后仍能保持穩定的層狀結構，不過長期在強酸堿染料廢水中使用時，需注意聚合物的降解問題，避免膜結構破壞導致分離性能衰減。

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