DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118731

化石资源是合成聚合物的主要原料，而这些资源中只有少数是可再生的。然而，由生物基和石油基材料制备具有可再生特性的聚合物的产量日益增长。生物降解性是开发这些材料的关键特征，从而为现代膜分离技术的发展开辟了广阔的前景。本综述着重于不同生物基和石油基可生物降解聚合物的合成、制备方法和改性，这些聚合物按其来源可分为植物、动物和人工合成。在本研究中，通过采用共混、共聚、交联及其复合物和纳米粒子等不同策略来制备最先进的膜。此外，还介绍了对称/不对称致密成膜、静电纺丝、薄膜复合材料显影和多层组装四种不同的制备方法。最后，讨论了膜技术在油水乳液分离、废水处理、全蒸发、气体分离和燃料电池等方面的应用。

图1.（a）按材料类型百分比划分的生物基/不可生物降解和可生物降解聚合物的全球生产能力（2019），（b）直至2024年全球生产能力的未来预测，以及（c）直至2025年全球市场的未来预估（“APAC”和“RoW”分别代表“亚太地区”和“世界其他地区”）

图2.生物塑料碳循环。甘蔗渣和木质纤维素的预处理具有去除木质素和由酶进一步水解制备单体糖的潜力。糖生成乳酸是由乳酸杆菌完成的。以乳酸为原料合成可生物降解塑料PLA。焚烧后，碳被回收到环境中。

图3.PLA合成步骤。

图4.高性能Sc-PLA膜的制备。

图5.PHAs的一般结构。

图6.聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的化学结构。

图7.PCL的制备步骤。已添加末端氢（H）和羟基（OH）。

图8.由丙二醇和富马酸二乙酯合成PPF的步骤。

图9.甲壳素和壳聚糖的化学结构。

图10.（a）由（ProHypGly）4–（ProHypAla）–（ProHypGly）5[蛋白质数据库（PDB）条目1cag]形成的胶原三螺旋，（b）向下观察（ProProGly）10三螺旋[PDB条目1k6f]轴，其中三条链以空间填充、球棒和色带表示，（c）三螺旋[PDB条目1cag]中重复单元的球棒，带有突出显示的链间氢键，以及（d）图c中三条链的简单2D视图。

图11.丝胶蛋白的结构、来源、性质和应用。

图12.（a）木质素的三种单体，（b）木质素的结构单元，（c）木质素在木质纤维素生物质中的位置和结构。

图13.海藻酸盐的化学结构（M：甘露糖醛酸酯残基，G：古洛糖酸酯残基）

图14.醋酸纤维素的化学结构。

图15.（a）直链淀粉和（b）支链淀粉结构。

图16.PVA的化学结构；（A）由部分水解PVAc制得，和（B）由完全水解PVAc制得。

图17.棉质PLA织物样品的生物降解机理。

图18.（a）通过静电纺丝技术制备PLA/NC Janus织物，（b）通过PLA/NC Janus织物的油/溶剂-水分离机制。

图19.通过（a）混合和（b）LBL方法制备的PEC膜传输NaCl的示意图。

图20.在35℃和4.4atm下，ILs（1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[emim][BF4]）和1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺（[emim][dca]）对CTA基膜的渗透性（a，b）、CO2/CH4选择性（c）和CO2/N2选择性（d）的影响。

图21.通过PLA-b-P（S-co-VBC）和MPD的界面聚合制备纳米多孔薄膜复合膜。

图22.儿茶素和壳聚糖可能的接枝共聚机理以及儿茶素/壳聚糖疏松纳米纤维膜的制备过程。

图23.钛有机交联PVA/PAMAM膜的合成示意图。

图24.（a）CS/PVP共混物在紫外线照射下可能的交联途径：CS链与PVP链之间（交联3）和PVP的分子间交联（交联1和2），（b）60℃下用于共沸甲醇/EG体系的UV交联CS/PVP共混膜的全蒸发性能，以及（c）用于乙醇脱水（水/乙醇分离）的PSI。

图25.通过直接熔融缩聚合成GO-g-PDLA的示意图，以及通过PLLA和PDLA之间的氢键结合形成和生长Sc-微晶网络的示意图。

图26.功能化石墨烯片和壳聚糖基质之间的相互作用模型。

图27.通过亲核反应机理在CS和GO之间形成酰胺键，然后在PA表面吸附GO/f-CS层，从而制备出GO/f-CS TFC膜。

图28.（a）聚（4-乙烯基苯酚）的制备及其后续处理以制备聚（4-乙烯基苯酚酸酯-co-DEGMEMA）及其单-和二甲氧基取代的衍生物，（b）[P66614][1a]和[P66614][2a]的制备以及相应的单和二甲氧基取代衍生物。