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Nat. Water: “仿生分形网络”,让纳滤膜脱离电力束缚的超通量净水革命
在全球范围内,仍有超过20亿人缺乏安全饮用水,其中许多人生活在缺乏电力与基础设施的地区。纳滤技术凭借其对离子、微污染物与病原体的高效去除能力,被认为是实现普惠清洁水源的理想方案。然而,传统纳滤系统存在两大“致命”限制:依赖外部电力与高压泵:运行压力通常超过5 bar,功耗高且系统复杂;通量受限:常规聚酰胺膜(PA膜)受“漏斗效应”困扰——水分子需穿越厚膜后再横向流动至支撑孔道,造成额外的水力阻力与通量损失。这种结构瓶颈使得膜性能远未发挥其理论潜力,也使电力依赖成为制约纳滤技术普及的关键障碍。要实现真正“无电净水”,亟需从结构上根本性提升膜的通量与低压响应能力。
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中山大学薛铭教授、李意副教授团队JACS: 高稳定性共轭微孔聚合物膜的调控实现超快溶剂渗透与分子筛分
有机溶剂是现代化工生产体系的关键组分,作为反应、分离、提纯介质被广泛应用于新能源电池制备、药物合成与分离纯化、食品加工以及石化工程等领域。传统的精馏和萃取等分离工艺存在能耗高,操作繁琐,分离效率较低等问题。膜分离技术以低能耗且易操作等优势在化工分离中前景广阔,有望推动化工行业绿色低碳转型。
生物启发多肽树枝状分子改性薄层复合膜实现锂-镁选择性分离及DFT机理解析
选择性离子传输是纳滤(NF)实现可持续锂回收的核心。传统膜靠强正电荷实现Li⁺/Mg²⁺分离,本研究却证明:带负电的膜也能通过生物仿生策略表现优异。受生物离子通道启发,作者在膜表面构建富氮多肽树枝状分子,其羧酸根配位点对Mg²⁺的亲和力远高于Li⁺,同时调控膜净负电荷。
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孔径和电荷调控助力纳滤膜实现硫酸盐的精准筛分
冶金、采矿、锂电池回收等行业产生的大量硫酸盐废水,成分复杂、处理难度大,却也是潜在的“再生资源”。如何从中高效、精准地回收锂等有价金属,是资源循环领域的重大挑战。近年来,纳滤技术由于具有优异的一价/多价离子分离性能,在氯离子/硫酸根离子、氯盐体系中一价和多价阳离子的选择性分离中备受关注。
Angew:仿生NaK通道膜实现离子选择性
生物 NaK 通道将卓越的离子选择性与动态门控融为一体,以调控生命过程,然而在人工通道中实现这种多重功能一直是一项艰巨挑战。本研究报道了一种金属–有机框架(MOF)通道膜,该膜通过一步配位策略整合了两种互补的离子传导基元:UiO-66-COOH 的羧基与羧基苯并-15-冠-5(15C5-COOH)。这一杂化架构重现了 NaK 通道的核心功能,兼具超高离子选择性与可控门控特性。膜对一价阳离子表现出高选择性传导,同时有效排斥 Mg²⁺,M²⁺/Mg²⁺ 选择性超过 10²;在混合离子条件下,Na⁺/K⁺ 选择性突破 10³,远超已报道的人工离子通道。
新加坡国立大学张岁Nature子刊!电控智能分离新突破:共轭微孔聚合物膜实现有机溶剂精准纳滤
在化工与制药行业中,有机溶剂废物的处理是长期存在的严峻挑战,其分离与回收成本可占生产总费用的40%至80%。与传统分离工艺相比,膜基有机溶剂纳滤(OSN)作为一种环境友好且节能的替代方案展现出巨大潜力。
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