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27
2026
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03
EST: 分子级设计驱动RO膜性能跃迁
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背景
在全球水资源日益紧缺的背景下，反渗透技术（RO）已成为海水淡化与废水回用的核心技术。其中，薄膜复合聚酰胺膜（TFC-PA）凭借优异的选择性与稳定性被广泛应用。然而，膜污染问题始终制约其长期运行：污染会导致通量衰减、能耗增加及膜寿命缩短。尽管已有表面接枝、涂层等改性策略，往往存在工艺复杂、难以规模化的问题。因此，如何在保持工业兼容性的前提下，实现高通量与抗污染的协同提升，成为该领域亟待突破的关键挑战。
创新
近日，天津工业大学胡云霞研究员团队提出了一种基于分子设计的两性表面活性剂辅助界面聚合策略，实现了对膜结构与性能的**调控。核心创新体现在三方面：
双功能分子设计：所构建的两性表面活性剂同时具备调控界面聚合动力学和嵌入聚酰胺网络的能力，实现“结构调控+功能引入”的协同作用。
结构–性能关联构建：通过设计不同疏水尾基（苯基、烷基、芳香-长链组合），系统揭示了分子结构对膜致密性、亲水性及通量的影响机制，其中“芳香环+长链”结构通过π–π相互作用显著增强界面整合能力。
一步法工艺兼容工业化：仅需在传统MPD水相中引入低浓度（10 mM）表面活性剂，无需额外设备或复杂步骤，即可实现性能跃升。
最终获得的膜实现了高水通量（2.7 LMH/bar）、高脱盐率（99.6%）与优异抗污染性能的平衡，并在实际焦化废水测试中优于商业膜（如DuPont FilmTec CR100）。
意义
该工作从“分子设计”出发，提出了一种可扩展、可通用的膜材料设计新范式：
理论层面：突破传统“后修饰”思路，建立了通过分子结构直接调控界面聚合与膜性能的机制框架；
技术层面：实现高通量与抗污染性能的协同优化，为复杂水处理场景提供更可靠解决方案；
应用层面：策略完全兼容现有工业RO制造流程，具备直接放大的潜力。
同时，研究也指出未来方向——通过引入可与TMC反应的功能基团，实现两性分子与PA层的共价结合，进一步提升膜在强酸碱清洗条件下的长期稳定性。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/T5OSoH0r7QNwd5wUVHiBcg
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