A novel thin film composite (TFC) membrane was rationally originated using an interfacial polymerization (IP) process mediated by a rapid Cu/HO-induced co-deposition of PDA and piperazine (PIP). The co-deposition strategy distinctly shortens modification times while also promoting the high, stable loading of aqueous monomers through covalent bonding with PDA, thus being beneficial for subsequent crosslinking with trimesoyl chloride (TMC). The controlled diffusion of aqueous monomers during the IP process enabled the formation of a thin, smooth, and hydrophilic polyamide (PA) film at the top of a polyacrylonitrile (PAN) membrane substrate. ATR-FTIR, XPS, SEM, AFM, and water contact angle analyses confirmed the presence of the selective PA layer. Zeta potential measurements also revealed a negatively charged surface, which resulted in a salt retention order of NaCl < MgCl < MgSO < NaSO. The roles of the co-deposition time and the PIP/dopamine ratio in the membrane morphology and separation properties were systematically studied to explore the optimal functionalization parameters. A high-performance TFC membrane (TFC2.0_5) was achieved after identifying optimal conditions as 2/1 mass ratio for PIP/dopamine, 5 min co-deposition, 0.1% w/v TMC, and 30 s IP reaction. In addition to achieving high water permeability (14.5 LMH bar), this membrane also attained high mono/bivalent salt selectivity (NaCl/NaSO, 24.1) and long-term stability in treating saline solutions. This simple, and cost-effective strategy provides an improved guideline in designing high-performance TFC membranes with vast potential in water treatment.

中文翻译：

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由聚多巴胺/哌嗪快速共沉积介导的用于纳滤的高通量薄膜复合膜

一种新型薄膜复合材料 (TFC) 膜是使用界面聚合 (IP) 过程合理地起源的，该过程由 PDA 和哌嗪 (PIP) 的快速 Cu/H2O 诱导共沉积介导。共沉积策略显着缩短了改性时间，同时还通过与 PDA 共价键合促进了水性单体的高、稳定负载，从而有利于随后与均苯三甲酰氯 (TMC) 的交联。在 IP 过程中水性单体的受控扩散能够在聚丙烯腈 (PAN) 膜基材的顶部形成薄而光滑且亲水的聚酰胺 (PA) 膜。ATR-FTIR、XPS、SEM、AFM 和水接触角分析证实了选择性 PA 层的存在。Zeta 电位测量也显示出带负电的表面，这导致 NaCl < MgCl < MgSO < NaSO 的盐保留顺序。系统研究了共沉积时间和 PIP/多巴胺比在膜形态和分离性能中的作用，以探索最佳的功能化参数。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。硫酸钠。系统研究了共沉积时间和 PIP/多巴胺比在膜形态和分离性能中的作用，以探索最佳的功能化参数。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。硫酸钠。系统研究了共沉积时间和 PIP/多巴胺比在膜形态和分离性能中的作用，以探索最佳的功能化参数。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。系统研究了共沉积时间和 PIP/多巴胺比在膜形态和分离性能中的作用，以探索最佳的功能化参数。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。系统研究了共沉积时间和 PIP/多巴胺比在膜形态和分离性能中的作用，以探索最佳的功能化参数。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。在确定最佳条件为 PIP/多巴胺 2/1 质量比、5 分钟共沉积、0.1% w/v TMC 和 30 秒 IP 反应后，实现了高性能 TFC 膜 (TFC2.0_5)。除了实现高透水性（14.5 LMH bar）外，该膜还获得了高单价/二价盐选择性（NaCl/NaSO，24.1）和处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。1) 处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。1) 处理盐水溶液的长期稳定性。这种简单且具有成本效益的策略为设计在水处理中具有巨大潜力的高性能 TFC 膜提供了改进指导。