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20
2026
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01
Nature顶刊：锂离子纳滤膜
作者：
提出一种新型纳滤膜设计策略，解决传统正电荷纳滤膜在锂回收中渗透率低、水通量小、易受静电屏蔽的问题，大幅提升Li⁺与Co²⁺、Mn²⁺等多价阳离子的分离效率。
1. 研究背景与痛点
锂电产业爆发使锂资源短缺加剧，从废旧锂电池浸出液回收Li⁺是重要途径；纳滤膜分离因低成本、无污染成为优选技术，但传统正电荷Janus结构纳滤膜存在缺陷——正负电荷呈分层排布，会形成致密表层阻碍Li⁺通过（渗透率＜60%），水通量也偏低（＜10 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹），且层间反离子堆积会引发静电屏蔽效应，削弱对Co²⁺、Mn²⁺等多价阳离子的排斥作用，影响分离效果。
2. 创新设计思路
受沙尘暴内部正负电荷镶嵌分布形成强电场驱动颗粒迁移的现象启发，提出“离散微-纳孤岛”策略：用季铵电解质单体ATPB对纳滤膜进行点-点修饰，打破传统Janus膜的分层电荷结构，构建正负电荷孤岛式镶嵌分布的“反Janus”膜。这种结构能在膜内形成局部强微电场，既增强对多价阳离子的排斥，又为Li⁺迁移提供通道。
3. 核心性能提升
改性后的膜性能大幅优化：Li⁺/X²⁺选择性较传统PIP-TMC膜提升647%–904%，Li⁺渗透率高达84.99%，水通量达到20.72 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹，同步解决了传统膜选择性与渗透性难以兼顾的矛盾。
4. 评估方法创新
提出临界效率积（CEP） 这一新指标，弥补了传统分离因子“数值高却未必对应高锂回收效率”的评估盲区，实现对锂回收性能的综合、精准评判。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/zP_Yc9qTz63iVUzfkAAqzg
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