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20
2026
-
07
EST:纳滤膜除EDC：高选择性≠高通量
作者：
研究背景
内分泌干扰物（EDCs）在各类水体中频繁检出，即使处于纳克至微克每升的*低浓度，也会对人类生殖、神经内分泌系统及水生生物造成持续威胁，这为污水再生利用带来了严峻挑战。基于聚酰胺（PA）复合薄膜的纳滤（NF）技术，因其工艺成熟、操作简单且能耗较低，被视为生产高品质再生水的关键手段。然而，纳滤膜在实际应用中普遍受制于“权衡效应”，即提升溶质截留率往往会导致水渗透通量下降。传统研究主要聚焦于膜对无机盐的截留性能及其与水通量的权衡关系。但由于EDCs多为疏水性有机物，其与膜的相互作用机制（涉及位阻效应与疏水作用）与无机盐（主要涉及位阻与静电作用）截然不同。因此，现有基于盐截留的权衡理论难以有效指导EDCs的*去除，亟需从分子层面深入探究EDC去除与水渗透性之间的特殊权衡规律，以期为高性能专用纳滤膜的*设计提供理论依据。
聚酰胺（PA）纳滤（NF）膜具有从水和废水中去除内分泌干扰物（EDCs）的潜力，可防止对水生生态系统和人类健康造成风险。然而，尽管盐选择性-水渗透性权衡已被充分阐明，我们对PA纳滤膜去除EDC与水渗透性之间权衡的理解仍然有限。这制约了用于去除EDC的高性能膜的*设计。在本研究中，通过改变界面聚合（IP）过程中的哌嗪（PIP）单体浓度来调控PA纳滤膜的纳米结构。结果表明，EDC选择性-水渗透性的上限系数比盐选择性-水渗透性低两个数量级以上。这种差异源于不同的膜-溶质相互作用，其中水/EDC选择性由位阻排斥和疏水相互作用的共同作用决定，而静电相互作用和位阻排斥在水/盐选择性中起关键作用。我们进一步通过分子动力学（MD）模拟强调了孔道数量和残余基团在EDC分子跨PA膜传输过程中的作用。更少的孔道减少了传输通道，而残余基团的存在可能在膜内部对EDC传输造成位阻和动态干扰。本研究阐明了EDC选择性与水渗透性之间的权衡现象和机制，为*设计PA纳滤膜以有效去除水回用中的EDC提供了理论参考。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ApIAbGBWniBcPW1HSQeFBw
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