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21
2026
-
04
Science子刊：亚埃级“精z筛分”，大环共价网络膜实现离子分离
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背景
在水处理与能源体系中，实现离子的高精度分离（如Li⁺/Mg²⁺、Cl⁻/SO₄²⁻）具有重要意义。然而，这类离子在尺寸上往往只存在亚埃级差异，使传统膜材料难以区分。目前主流聚酰胺膜通过界面聚合制备，虽然具备良好通量，但由于反应过程难以*控制，其孔结构分布宽、化学环境不均，导致选择性受限。同时，尽管共价有机框架等新型材料具备可设计孔结构，但其复杂制备工艺又难以兼容工业化生产。因此，如何在分子级调控孔结构的同时，实现规模化制备，成为离子分离膜发展的关键挑战。
创新
近日，华东理工大学马晓华教授团队提出一种“大环分子构筑共价有机网络膜策略”，实现结构精度与工程可行性的统一：
大环分子*构筑孔道：以环状分子为核心构建高度有序的微孔网络，实现亚埃级孔径控制；
界面聚合可控调节结构：通过调节二酰氯单体结构（对位/间位），实现孔结构与化学环境的调控；
超窄孔径分布：形成均一且高度连通的微孔体系，实现单/多价离子的高分辨筛分；
性能显著提升：水通量达22.2 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹；Li⁺/Mg²⁺选择性高达326.7；Cl⁻/SO₄²⁻选择性高达376.9；
工艺兼容性强：制备过程基于成熟的界面聚合技术，可直接适配现有卷式膜工业体系；
工程应用验证：盐湖提锂：回收率97.4%，纯度99.3%；工业废水处理：Cl⁻纯度达~99.9%。
意义
该工作实现了“亚埃级分离精度”与“工业可制造性”的统一，突破了传统膜材料在结构精度与规模化之间的矛盾。通过引入大环分子作为结构单元，研究从分子层面*定义孔结构，使膜具备类似“分子筛”的高分辨能力，同时保持聚合物膜的加工优势。这种设计为高精度离子分离提供了新的通用路径。更重要的是，该体系已在实际工艺场景中验证，展示出从实验室到工程应用的可行性，为水处理、资源回收及能源转型提供了关键技术支撑。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/JUTvakPpN4BUUpCHPf-Xyg
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