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02
2026
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02
Journal of Membrane Science | 结合图灵结构与电辅分离的碱度改性MXene纳滤膜
作者：
研究背景
纳滤膜在水处理和资源回收中具有重要应用前景，但长期受限于水通量–选择性权衡关系，尤其是对NaCl等单价离子截留能力不足，同时易发生膜污染。传统通过调节聚酰胺层结构或引入纳米填料的方法，往往难以同时实现高通量、高选择性与长期稳定性。因此，亟需一种能够协同调控膜微结构、界面电荷与传质行为的新型设计策略，以突破传统纳滤膜性能瓶颈。
成果介绍
本研究提出了一种碱改性MXene（Alk-MXene）诱导界面聚合的多功能纳滤膜构筑策略，在聚酰胺层中原位形成Turing-like自组织微结构，构建连续、低阻力的水传输通道，在显著提升水通量的同时保持高二价盐截留率。进一步引入外加电场，利用Alk-MXene的导电性与膜表面负电性，实现电辅助单价离子截留增强，NaCl截留率提升约15%。所得膜在长期运行（420min）和蛋白污染条件下仍表现出优异稳定性和抗污染性能，展现出面向低盐废水与精细分盐场景的应用潜力。
材料制备
首先，以Ti₃AlC₂为前驱体，在LiF/HCl体系中刻蚀制备MXene，经离心洗涤、超声剥离和冷冻干燥得到MXene粉末；随后将MXene分散于1MNaOH溶液中，于40°C水浴下反应4h进行碱改性，洗涤至中性后冷冻干燥，获得Alk-MXene。以多孔PES膜为支撑层，将其浸入含不同浓度Alk-MXene的哌嗪水相溶液中10min，去除表面多余溶液后，在膜表面滴加0.3wt%的TMC/正己烷有机相，界面聚合120s形成聚酰胺层；随后经正己烷清洗并在60°C下热处理30min，制得不同Alk-MXene负载量的PA/Alk-MXene/PES纳滤复合膜。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/n-TxltB7WkCYMEwcEuJjjg
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