摘要：近日，湖南科技大学周虎教授团队在《Journal of Membrane Science》期刊发表文章，提出一种通过引入非共价键相互作用结合晶体模版牺牲的方法制备高性能复合纳滤膜新策略，成功解决了传统聚酰胺基纳滤膜在渗透性与选择性之间的权衡难题。

导读

近日，湖南科技大学周虎教授团队在《Journal of Membrane Science》期刊发表文章，提出一种通过引入非共价键相互作用结合晶体模版牺牲的方法制备高性能复合纳滤膜新策略，成功解决了传统聚酰胺基纳滤膜在渗透性与选择性之间的权衡难题。

背景介绍

水资源短缺问题日益严峻，纳滤（NF）膜在水处理领域的重要性愈发凸显。然而，传统聚酰胺（PA）基NF膜在实际应用中面临着渗透性与选择性相互制约的困境。为突破这一瓶颈，湖南科技大学周虎教授团队创新性地提出了一种基于KCl晶体模板牺牲法的NF膜制备策略。通过引入β-CD修饰的透明质酸钠（HA-CD）诱导KCl晶体在膜表面生长形成规则的针叶状结构，同时调控界面聚合（IP）反应，优化PA分离层的结构，使其厚度减小且孔径分布更加集中，从而在提升渗透性的同时确保了膜的选择性。

图1. 晶体模板牺牲法制备具有针叶状结构的PA NF膜示意图

本文亮点

该研究通过优化KCl浓度和热处理温度，成功制备出兼具渗透性与选择性双重优势的PA NF膜。实验发现，随着KCl浓度的增加，膜表面粗糙度逐渐增大，有效渗透面积随之提升，但浓度过高会导致 KCl 晶粒过大，破坏膜的选择层结构。热处理温度的升高则会使 PA 分离层的交联度增加，膜结构变得更加致密，虽有利于提升截留率，但却降低了渗透性。此外，HA-CD的加入还增强了膜表面的亲水性和负电性，进一步优化了膜的分离性能。优化后的TFC NF膜对一/二价盐（NaCl/Na₂SO₄）的分离系数高达97.8，水渗透性达到14.6 LMH·bar⁻¹。并且在144小时的长期运行测试中，所制备的NF膜的渗透性仅下降约23%，展现出优越的分离稳定性。

图2. 具有针叶状结构的聚酰胺纳滤膜表面形貌及厚度变化示意图

图3. 聚酰胺纳滤膜的分离性能结果

总结与展望

综上所述，本研究通过KCl晶体模板牺牲法和HA-CD调控IP反应的新型PA基NF膜制备策略，不仅为解决传统NF膜的选择性与渗透性权衡问题提供了新思路，而且在工业废水浓缩预处理等领域具有广阔的应用前景，有望有效降低水处理成本和能耗。该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助，湖南科技大学化学化工学院朱博博士为第一作者兼通讯作者，曾乐林副教授和周虎教授为共同通讯作者。

文献详情：

Bo Zhu,* Tiefan Huang, Lelin Zeng,* Nan Li, Zhiwei Xu, Jianxian Zeng, Hu Zhou*

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738825001358?via%3Dihub

来源：化学加