Abstract Antifouling mechanisms are critical to membrane structure-property relationship. Currently, most researches focus on either passive fouling-resistant, fouling-release mechanisms or active antibacterial mechanism, the integration of active and passive antifouling mechanisms is much less explored. In this study, a novel modifier bearing three functional segments was designed and utilized for antifouling and antibacterial membrane surface construction. In detail, a block-like copolymer comprising low surface energy poly(hexafluorobutyl methacrylate) (PHFBM), hydrophilic poly(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate) (PEGMA) and antibacterial poly[2-(methacryloyoxy)ethyl trimethylammonium chloride] (PMTAC) quaternary ammonium salt segments was prepared via free radical polymerization. The copolymer was employed for fabricating PVDF membranes by non-solvent induced phase separation method. The surface enrichment of copolymer was confirmed by XPS analysis. The PHFBM and PEGMA segments created passive fouling-release, fouling-resistant mechanisms whereas the PMTAC segments created active antibacterial mechanism on PVDF membrane surfaces. When utilized for oil/water emulsion filtration, the total flux decline ratio of PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC membrane was as low as 6.3% and the flux recovery ratio reached nearly 100%. Besides, the antibacterial activity against E. coli and S. aureus was higher than 99%. Hopefully, the strategy of active-passive integrated mechanisms in this study can be applicable to construct diverse antifouling surfaces for water treatment related applications.

中文翻译：

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在膜表面创建主动-被动集成机制，以实现卓越的防污和抗菌性能

摘要 防污机制对膜结构-性能关系至关重要。目前，大多数研究集中在被动抗污、污垢释放机制或主动抗菌机制上，对主动和被动防污机制的整合探索较少。在这项研究中，设计了一种具有三个功能段的新型改性剂，并将其用于防污和抗菌膜表面构造。具体而言，一种嵌段共聚物包含低表面能聚（甲基丙烯酸六氟丁酯）（PHFBM）、亲水性聚（聚（乙二醇）甲基醚甲基丙烯酸酯）（PEGMA）和抗菌聚[2-（甲基丙烯酰氧基）乙基三甲基氯化铵]（ PMTAC) 季铵盐链段是通过自由基聚合制备的。该共聚物用于通过非溶剂诱导相分离法制备 PVDF 膜。XPS 分析证实了共聚物的表面富集。PHFBM 和 PEGMA 段产生了被动污垢释放、防污机制，而 PMTAC 段在 PVDF 膜表面产生了主动抗菌机制。用于油水乳化过滤时，PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜的总通量下降率低至6.3%，通量回收率接近100%。此外，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。XPS 分析证实了共聚物的表面富集。PHFBM 和 PEGMA 段产生了被动污垢释放、防污机制，而 PMTAC 段在 PVDF 膜表面产生了主动抗菌机制。用于油水乳化过滤时，PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜的总通量下降率低至6.3%，通量回收率接近100%。此外，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。XPS 分析证实了共聚物的表面富集。PHFBM 和 PEGMA 段产生了被动污垢释放、防污机制，而 PMTAC 段在 PVDF 膜表面产生了主动抗菌机制。用于油水乳化过滤时，PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜的总通量下降率低至6.3%，通量回收率接近100%。此外，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。防污机制，而 PMTAC 段在 PVDF 膜表面产生了活性抗菌机制。用于油水乳化过滤时，PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜的总通量下降率低至6.3%，通量回收率接近100%。此外，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。防污机制，而 PMTAC 段在 PVDF 膜表面产生了活性抗菌机制。用于油水乳化过滤时，PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜的总通量下降率低至6.3%，通量回收率接近100%。此外，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性均高于99%。希望本研究中的主动-被动集成机制策略可适用于构建用于水处理相关应用的多种防污表面。