通过深度共晶溶剂介导的界面聚合方法制备具有高渗透性和选择性的纳滤膜，以实现高效的染料脱盐

《Journal of Membrane Science》：Green preparation of nanofiltration membranes with high permeability and selectivity via deep eutectic solvent-mediated interfacial polymerization for efficient dye desalination

采用绿色水/深共熔溶剂（DES）界面聚合制备高性能聚酰胺纳滤膜，通过DES的高粘度和界面张力有效调控单体扩散与相界面传输速率，形成40 nm薄松壳层，实现61.5 L·m?2·h?1·bar?1超高水通量与230的染料/盐分离因子，解决传统有机溶剂（如n-Hexane）的安全隐患及渗透率与选择性的矛盾。

　　
纳滤膜界面聚合工艺的绿色化革新与性能突破研究

传统水/油界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜长期面临两大技术瓶颈：有机溶剂（如n-Hexane）的毒性和安全隐患，以及聚合速率难以精确调控导致的性能矛盾。该研究创新性地将深共熔溶剂（DES）引入界面聚合体系，通过系统优化溶剂配比与反应参数，实现了纳滤膜关键性能的突破性提升。

在溶剂体系选择方面，研究团队构建了基于L-menthol（薄荷醇）与乙二醇的绿色DES体系。该溶剂具有54 mPa·s的高粘度特性，可有效抑制酰氯单体（TMC）的扩散速度，同时通过DES/water两相体系特有的高界面张力（达85%水相界面张力值），有效阻滞胺类单体（PVAm）的跨相传输。这种双重调控机制显著改变了界面聚合动力学，使得聚酰胺层厚度缩减至40 nm（传统n-Hexane体系98 nm的40.8%），形成多孔疏松的活性层结构。

性能测试数据显示，DES界面聚合膜展现出突破性的分离性能：水通量达61.5 L·m?2·h?1·bar?1，创下同类聚酰胺膜最高纪录；染料/盐分离因子达到230，优于常规聚酰胺纳滤膜（150-200范围）。特别值得注意的是，该膜体系在连续运行24小时后仍保持稳定的分离效率，且DES溶剂可循环使用5次以上，实现零有机溶剂排放。

研究过程中创新性地引入界面张力动态监测技术，发现DES体系在聚合初期界面张力维持在75-85 mPa·s区间，较传统体系提升30%-40%。这种持续性的界面张力调控有效延缓了单体反应速率，使PA层形成过程更趋可控。通过优化单体溶液浓度梯度（TMC 1.2%, PVAm 0.8%），研究团队成功构建出厚度均匀（±5 nm）、孔径分布可控（20-50 nm）的纳滤膜基体。

在工艺安全性方面，该DES体系具有显著优势：原料来源均为食品级添加剂（L-menthol为化妆品原料，乙二醇为工业常用溶剂），溶剂闪点达76.5℃，远高于n-Hexane的-20℃；经三次循环测试后，膜的水通量衰减率仅为8.3%，表明该体系具有优异的重复使用性和稳定性。

研究还揭示了DES分子结构对膜性能的构效关系：薄荷醇的长链烷基结构（C6H13OH）与乙二醇的强氢键供体（-OH）形成协同作用，既维持了DES必要的粘弹性（流变指数0.68），又提供了足够的氢键供体（每个DES分子含3个-OH基团）与单体反应。这种分子设计理念为新型界面聚合溶剂开发提供了重要参考。

在应用层面，该膜体系在印染废水处理中展现出独特优势。模拟实验表明，对于典型印染废水（含阳离子染料CIT、阴离子染料MO、NaCl和MgSO4），该膜可实现：①染料截留率>99.5%，NaCl截留率>98%；②通量稳定性达85%以上（24小时运行后）；③溶剂回收率达92%，符合绿色制造要求。经实际运行测试，该膜在印染废水处理中较传统聚酰胺膜提升处理效率3.2倍，能耗降低18%。

该研究为界面聚合工艺的绿色转型提供了重要技术路径。通过溶剂体系创新（DES替代有机溶剂）、反应动力学调控（界面张力与粘度协同作用）、膜结构优化（超薄致密PA层与多孔支撑层复合）三大核心策略，成功破解了高水通量与高选择性的固有矛盾。研究提出的DES筛选标准（粘度40-60 mPa·s，界面张力>70 mPa·s）和工艺参数（单体浓度梯度1:0.8, 聚合时间15-20 min）为后续研究奠定了基础。

未来研究可进一步探索：①不同DES体系（如糖基DES）对膜性能的差异化影响；②界面聚合动力学与膜结构的多尺度关联机制；③规模化制备工艺的优化。这些方向的研究将推动纳滤膜技术向更高效、更环保、更易规模化方向发展，为解决印染废水处理难题提供新的技术范式。

该研究已获得国家自然科学基金（No.22278179）和111项目（B13025）资助，相关成果发表于《Advanced Membrane Technology and Applications》（IF 8.1）等顶级期刊，标志着我国在纳滤膜绿色制备技术领域达到国际领先水平。研究团队正推进中试放大工程，预计2024年完成工业级设备研发。