DOI: 10.1016/j.cej.2020.128206

选择性渗透薄膜复合膜在基于溶剂的分子筛应用中发挥着重要作用。然而，缺乏结合了高通量、耐溶剂性以及简单制备工艺的理想基底材料仍然是其大规模商业化实施的最大瓶颈。本文首次提出了一种采用静电纺丝聚酰胺酸和热亚胺化相结合的方法来制备不溶性聚酰亚胺纳米纤维基底的策略。与常规的相转化工艺相比，无水静电纺丝工艺可使基材的机械强度提高1倍，耐溶剂性也有所提高。与最新型膜相比，所制备的薄膜纳米纤维复合膜（TFNC）在水和极性非质子溶剂（如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃）中具有较高的渗透性、截留性和稳定性，显示出独特的纳滤潜力。使用电纺不溶性聚酰亚胺作为基底的策略为设计出高性能的TFNC膜创建了一种可扩展的方法，其适用于多种极具挑战性的分子筛应用。

图1.比较通过静电纺丝和非溶剂诱导相转化工艺生产不溶性聚酰亚胺基底的示意图。

图2.在亚胺化之前（a）和（b）之后的纳米纤维基底的SEM图像，其中插入了基底的光学照片和更高倍率的SEM图像。（c）PAA和PI纳米纤维基材的ATR-FTIR光谱。

图3.（a）相反转不对称（左）和电纺纳米纤维（右）基底的横截面SEM图像。（b）膜结构和亚胺化时间对PI亚胺化程度的影响。（c）PAA和PI不对称和纳米纤维基材的X射线衍射图（XRD）。（d）将PAA纳米纤维化学和物理转化为在纳米纤维轴方向上具有高度分子取向的PI纳米纤维。（e）两种基材的机械性能。

图4.（a）层沉积对膜表面水接触角的影响；（b）PIP-TFNC（PI纳米纤维基材支撑的单PIP-PA层），PEI-TFNC（PI纳米纤维基材支撑的单交联PEI中间层）和PIP-PEI-TFNC（同时具有PEI夹层和PIP-PA选择层的TFNC）膜表面的SEM图像和（c）沉积工艺。

图5.N1s元素XPS光谱和略图：（a）PEI-TFNC表面；（b）PIP/水相沉积后的膜表面和（c）PIP-PEI-TFNC膜表面。

图6.（a）在不同pH下底物和复合膜的表面Zeta电位；（b）多层组装示意图。

图7.（a）在δp，s⋅MVs-1ηs-1中纯溶剂渗透率与溶剂性质的关系；（b）PIP-PEI-TFNC膜的概率密度函数曲线（插入分子量分布曲线），（c）PIP-PEI-TFNC膜对带电染料的截留率（进料：含50ppm染料的EtOH；压力：4.0bar）。

图8.（a）在不同压力下PIP-PEI-TFNC膜的纯水和（b）纯乙醇通量。（c）PIP-PEI-TFNC膜的长期性能。