Abstract Sulfonated polysulfone (SPSf) and water as additives were employed to tailor the morphology and performance of polyethersulfone (PES) ultrafiltration (UF) membrane using non-solvent induced phase separation (NIPS) for the purposes of dye and salt selective separation. Results showed that the viscosity of PES/SPSf/DMAc casting solution (polymer concentration 28 wt%) sharply increased from 1900 to 2650 mPa s with the addition of H2O (7 wt%) owning to the formation of pregelation. It was also revealed that PES polymer chains solidified and shrank faster than SPSf polymer chains during NIPS process, leading to –SO3- groups of SPSf to cover the surface of PES/SPSf polymer matrix. The resultant PES/SPSf UF membrane possessed superior pure water permeance (110.4 L/m2 h bar) compared with the pristine PES membrane (0.13 L/m2 h bar). The improvement in water permeance was ascribed to the synergy of SPSf and water, which enhanced the surface pore size, top surface porosity and hydrophilicity of PES membrane. Meanwhile, molecular dynamic (MD) simulations revealed that H2O can weaken the interaction between PES and SPSf chains and slow down the mutual diffusion in favour of the movement and ordered arrangement of chains. Additionally, the rejection of Evans blue (EB), Coomassie brilliant blue (BBR), Congo red (CR) and Acid fuchsin (AF) dye solution (0.1 g/L) by PES/SPSf membrane were 99.0%, 99.9%, 99.2% and 90.1%, respectively, whereas Na2SO4 rejection was less than 5%. In sum, this work supplies a simple avenue to tailor PES membrane with enhanced permeance as well as separation performance of dye/salt mixture.

中文翻译：

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磺化聚砜和水的预凝胶化，用于定制用于染料/盐选择性分离的聚醚砜超滤膜的形态和性能

摘要 采用磺化聚砜 (SPSf) 和水作为添加剂，使用非溶剂诱导相分离 (NIPS) 调整聚醚砜 (PES) 超滤 (UF) 膜的形态和性能，以实现染料和盐的选择性分离。结果表明，PES/SPSf/DMAc 浇铸溶液（聚合物浓度 28 wt%）的粘度从 1900 mPa s 急剧增加到 2650 mPa s，因为加入了 H2O（7 wt%），这是由于形成了预凝胶。研究还表明，在 NIPS 过程中，PES 聚合物链比 SPSf 聚合物链固化和收缩得更快，导致 SPSf 的 –SO3- 基团覆盖 PES/SPSf 聚合物基体的表面。与原始 PES 膜（0.13 L/m2 h bar）相比，所得 PES/SPSf UF 膜具有优异的纯水渗透性（110.4 L/m2 h bar）。透水性的提高归因于SPSf和水的协同作用，增强了PES膜的表面孔径、顶面孔隙率和亲水性。同时，分子动力学（MD）模拟表明，H2O 可以减弱 PES 和 SPSf 链之间的相互作用，减缓相互扩散，有利于链的运动和有序排列。此外，PES/SPSf膜对伊文思蓝（EB）、考马斯亮蓝（BBR）、刚果红（CR）和酸性品红（AF）染料溶液（0.1 g/L）的截留率分别为99.0%、99.9%、99.2 % 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率低于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。增强了PES膜的表面孔径、顶面孔隙率和亲水性。同时，分子动力学（MD）模拟表明，H2O 可以减弱 PES 和 SPSf 链之间的相互作用，减缓相互扩散，有利于链的运动和有序排列。此外，PES/SPSf膜对伊文思蓝（EB）、考马斯亮蓝（BBR）、刚果红（CR）和酸性品红（AF）染料溶液（0.1 g/L）的截留率分别为99.0%、99.9%、99.2 % 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率低于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。增强了PES膜的表面孔径、顶面孔隙率和亲水性。同时，分子动力学（MD）模拟表明，H2O 可以减弱 PES 和 SPSf 链之间的相互作用，减缓相互扩散，有利于链的运动和有序排列。此外，PES/SPSf膜对伊文思蓝（EB）、考马斯亮蓝（BBR）、刚果红（CR）和酸性品红（AF）染料溶液（0.1 g/L）的截留率分别为99.0%、99.9%、99.2 % 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率低于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。分子动力学 (MD) 模拟表明，H2O 可以削弱 PES 和 SPSf 链之间的相互作用并减缓相互扩散，有利于链的运动和有序排列。此外，PES/SPSf膜对伊文思蓝（EB）、考马斯亮蓝（BBR）、刚果红（CR）和酸性品红（AF）染料溶液（0.1 g/L）的截留率分别为99.0%、99.9%、99.2 % 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率低于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。分子动力学 (MD) 模拟表明，H2O 可以削弱 PES 和 SPSf 链之间的相互作用并减缓相互扩散，有利于链的运动和有序排列。此外，PES/SPSf膜对伊文思蓝（EB）、考马斯亮蓝（BBR）、刚果红（CR）和酸性品红（AF）染料溶液（0.1 g/L）的截留率分别为99.0%、99.9%、99.2 % 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率低于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。PES/SPSf 膜的刚果红 (CR) 和酸性品红 (AF) 染料溶液 (0.1 g/L) 分别为 99.0%、99.9%、99.2% 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率小于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。PES/SPSf 膜的刚果红 (CR) 和酸性品红 (AF) 染料溶液 (0.1 g/L) 分别为 99.0%、99.9%、99.2% 和 90.1%，而 Na2SO4 截留率小于 5%。总之，这项工作提供了一种简单的途径来定制具有增强渗透性以及染料/盐混合物分离性能的 PES 膜。