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30
2026
-
03
Angew: 耐酸碱纳滤膜开启锂资源回收新路
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背景
在电动车与储能产业快速发展的推动下，锂资源需求持续激增。盐湖卤水与废旧锂电池浸出液已成为两大关键来源，但这类体系通常呈现强碱或强酸环境，且伴随大量Mg²⁺、Co²⁺等多价离子，使得**分离极具挑战。当前主流纳滤膜多基于聚酰胺体系，其酰胺键易水解，在**pH条件下稳定性不足，严重制约实际应用。尽管聚(季铵盐)（PQA）因其稳定的C–N⁺–C结构被视为理想替代材料，但传统PQA膜存在反应动力学慢、界面扩散失控等问题，导致膜层厚、孔径分布宽、通量低，难以突破性能瓶颈。
创新
近日，天津大学姜忠义、张润楠教授团队通过“单体结构设计 + 界面聚合动力学调控”实现了PQA膜的性能跃迁：
高活性支化单体设计：构建三维支化三级胺单体，提高氮位点暴露度与空间均一性，加速界面反应并实现均匀交联；
表面活性剂**调控：引入SDS调节单体在界面的分布与扩散行为，抑制无序扩散，缩窄反应区；
超薄结构构筑：成功制备厚度仅约15 nm的PQA膜，同时具备高交联度与窄孔径分布；
性能全面突破：实现水通量30.8 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹、MgCl₂截留率99.2%，Li⁺/Mg²⁺选择性高达136，并在酸性（pH 2）与碱性（pH 10）条件下均保持优异分离性能；
实际体系验证与放大：在真实盐湖与电池浸出液中实现**分离，并成功制备大面积膜（≈625 cm²）。
该策略本质上实现了对“反应–扩散失配问题”的**调控，从而突破传统PQA膜的结构与性能限制。
意义
该工作在锂资源分离与膜材料设计领域具有重要意义：
提出以稳定C–N⁺–C结构替代酰胺键，为**pH环境下膜材料设计提供新方向；
揭示“单体结构–界面动力学–膜结构–分离性能”之间的内在关联；
为盐湖提锂与废旧电池回收提供**、稳定且可规模化的解决方案；
兼具高性能与大面积制备能力，具备工业化应用前景。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/mCJR7YqEYjI16LUyxgkGAQ
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