新闻资讯
NEWS CENTER
03
2026
-
04
Nat. Commun.: 打开RO“黑箱”，氨分配与传输模型揭示pH主导机制
作者：
背景
氨是农业与能源体系中的关键物质，但其在废水中的高浓度排放会带来严重环境问题。反渗透技术（RO）因其节能，正被广泛用于含氨废水的资源化与净化。然而，在实际应用中，总氨氮（TAN）的截留效率波动极大（0–98%），尤其对pH高度敏感，其传输机制长期缺乏清晰认知。传统模型多基于简单扩散或经验拟合，难以解释NH₃（中性）与NH₄⁺（带电）在膜中的复杂行为差异。这种认知不足，使得RO系统在氨回收与水质控制中难以优化。
创新
近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校秦墨涵教授团队提出了一个全新的氨分配与传输模型，系统揭示了NH₃/NH₄⁺在RO膜中的传输本质：
分配-传输耦合建模：
将NH₃/NH₄⁺的pH依赖分配行为与膜电荷变化纳入统一框架；
多机制解耦分析：
区分扩散、对流与电迁移三种传输路径，明确不同物种贡献；
物种差异本质揭示：
NH₃（中性）更易透过膜；
NH₄⁺（带电）因静电作用面临更高能垒；
pH主导机制定量化：
高pH：NH₃比例增加 → 截留下降；
低pH：膜电荷减弱 → 截留下降；
中性pH（≈7）：实现截留（~89%）；
模型与实验高度一致：
在不同压力、浓度及真实废水体系中均表现出良好预测能力。
该模型本质上实现了从“经验描述”到“机制驱动预测”的跨越。
意义
该工作在膜分离与资源回收领域具有重要价值：
系统揭示两性离子（NH₃/NH₄⁺）在RO膜中的耦合传输机制；
明确pH调控是优化氨截留的核心策略；
为复杂反应性离子体系提供可推广的建模框架；
有助于提高废水中氨的回收效率，降低对哈柏-博施工艺的能源依赖。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/l0JWdgw9Ovjhhb1srwAySA
相关新闻
