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13
2026
-
07
EST:双重纳米发泡增强界面聚合制备高性能纳滤膜
作者：
研究背景
随着地表水和地下水水质的快速恶化，开发经济*的水处理技术对于保障安全饮用水至关重要。纳滤（NF）膜因其孔径在0.5-2纳米之间且表面带荷电，能够实现水与溶质及不同溶质间的选择性分离，在生产饮用水中*具潜力。然而，当前主流纳滤膜普遍受困于渗透性与选择性之间的“权衡效应”，严重制约了其分离效率。近年来，在反渗透膜研究中发现的纳米发泡机制，通过在聚酰胺层内构建纳米空腔并增强表面褶皱，为破解这一难题提供了新思路，但在反应速率较慢的纳滤膜体系中实现有效纳米发泡仍面临挑战。
聚酰胺（PA）纳滤（NF）膜在生产安全饮用水方面是一种很有前景的方法。然而，在选择性地去除污染物的同时保留人体必需的矿物质，仍是实现经济*水处理工艺的关键挑战。在此，采用碳酸氢铵（AB）作为一种经济型添加剂来改性界面聚合（IP）工艺，以开发适用于饮用水应用的高性能NF膜。全面的表征结合分子动力学模拟表明，AB通过三种机制调控IP过程：（1）控制哌嗪（PIP）在水-有机界面的扩散动力学；（2）HCO₃⁻与IP产生的H⁺反应实现纳米发泡；（3）AB的热分解释放额外的气体产物（NH₃和CO₂），增强双重纳米发泡效应。这种受控的反应动力学和增加的纳米气泡形成，产生了更薄、更多褶皱且微观结构优化的PA选择层。优化的NF-AB-8膜在实际地表水净化中表现出增强的渗透通量（28.5 LMH/bar），同时保持矿物质与溶解性有机物之间的选择性分离（K_{Ca2+/DOM} = 34.5）。此外，改善的微观结构和分离性能增强了NF膜的抗结垢和抗污染性能。本研究探索了双重纳米发泡机制在NF膜中的应用，为设计同时提高渗透性和选择性的NF膜提供了见解，这可能促进高性能NF膜的制备及其在饮用水生产中的应用。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/4xK24xb2kBf10kqURIHjlg
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