Abstract Well defined porous membranes have been fabricated from polystyrene based block copolymers by self-assembly and non-solvent induced phase separation. However, simplifying the time-consuming preparation steps and overcome the limitation in materials remain challenging. Here, symmetrical polysulfone/poly(acrylic acid) (PSf/PAA) membranes with uniform wormlike morphology were fabricated by a two-stage phase inversion strategy combining a vapor-induced phase separation (VIPS) with a liquid-induced phase separation (LIPS) for the first time. The casting solutions were synthesized via in situ cross-linking polymerization of AA in PSf solution and spread into films without any treatment. After exposing in humid air for a certain time, the films were soaked in a water bath. It was confirmed that the wormlike networks covered the membrane surfaces by tuning the exposure time and AA concentration. The membranes exhibited pH-dependent permselectivity. When the solution pH was varied from 1.3 to 12.5, water flux ranged from ~ 334.1 to ~ 55.4 L m −2 h −1 bar −1 , and molecular weight cutoff of the membrane decreased from 2000 to 600 kg/mol. Moreover, the membranes were able to remove copper ions from water with a maximum static adsorption capacity of ~ 235 mg/g at pH 6, and reused as reusable adsorbents. The present work opens a new path for fabricating symmetrical porous membranes with uniform wormlike morphology and pH responsibility in up-scale for application in water purification, especially the removal of heavy metal anions.

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具有均匀蠕虫状形态和 pH 值的对称聚砜/聚（丙烯酸）多孔膜：制备、表征和在水净化中的应用

摘要 聚苯乙烯基嵌段共聚物通过自组装和非溶剂诱导相分离制备了界限分明的多孔膜。然而，简化耗时的制备步骤并克服材料的限制仍然具有挑战性。在这里，具有均匀蠕虫状形态的对称聚砜/聚（丙烯酸）（PSf/PAA）膜是通过结合气相诱导相分离（VIPS）和液体诱导相分离（LIPS）的两阶段相转化策略制造的。首次。流延溶液是通过 AA 在 PSf 溶液中的原位交联聚合合成的，并且无需任何处理即可铺展成薄膜。在潮湿空气中暴露一定时间后，将薄膜浸泡在水浴中。通过调整暴露时间和 AA 浓度，证实蠕虫状网络覆盖了膜表面。该膜表现出依赖于 pH 值的渗透选择性。当溶液 pH 从 1.3 变化到 12.5 时，水通量范围从～334.1 到～55.4 L m -2 h -1 bar -1 ，并且膜的截留分子量从 2000 降低到 600 kg/mol。此外，该膜能够从水中去除铜离子，在 pH 值为 6 时最大静态吸附容量约为 235 mg/g，并可作为可重复使用的吸附剂重新使用。目前的工作为制造具有均匀蠕虫状形态和 pH 值责任的对称多孔膜开辟了一条新途径，用于水净化，尤其是去除重金属阴离子。该膜表现出依赖于 pH 值的渗透选择性。当溶液 pH 从 1.3 变化到 12.5 时，水通量范围从～334.1 到～55.4 L m -2 h -1 bar -1 ，并且膜的截留分子量从 2000 降低到 600 kg/mol。此外，该膜能够从水中去除铜离子，在 pH 值为 6 时最大静态吸附容量约为 235 mg/g，并可作为可重复使用的吸附剂重新使用。目前的工作为制造具有均匀蠕虫状形态和 pH 值责任的对称多孔膜开辟了一条新途径，用于水净化，尤其是去除重金属阴离子。该膜表现出依赖于 pH 值的渗透选择性。当溶液 pH 从 1.3 变化到 12.5 时，水通量范围从～334.1 到～55.4 L m -2 h -1 bar -1 ，并且膜的截留分子量从 2000 降低到 600 kg/mol。此外，该膜能够从水中去除铜离子，在 pH 值为 6 时最大静态吸附容量约为 235 mg/g，并可作为可重复使用的吸附剂重新使用。目前的工作为制造具有均匀蠕虫状形态和 pH 值责任的对称多孔膜开辟了一条新途径，用于水净化，尤其是去除重金属阴离子。该膜能够从水中去除铜离子，在 pH 值为 6 时最大静态吸附容量约为 235 mg/g，并可作为可重复使用的吸附剂重新使用。目前的工作为制造具有均匀蠕虫状形态和 pH 值责任的对称多孔膜开辟了一条新途径，用于水净化，尤其是去除重金属阴离子。该膜能够从水中去除铜离子，在 pH 值为 6 时最大静态吸附容量约为 235 mg/g，并可作为可重复使用的吸附剂重新使用。目前的工作为制造具有均匀蠕虫状形态和 pH 值责任的对称多孔膜开辟了一条新途径，用于水净化，尤其是去除重金属阴离子。