基于Cyclen的聚酰胺纳滤膜实现垃圾渗滤液中腐殖质/盐分高效分离

《Journal of Membrane Science》：Cyclen-based polyamide thin film composite nanofiltration membranes for humic substances/salts separation from landfill leachate MBR effluent

本研究通过界面聚合法制备了具有大空间结构的Cyclen/TMC纳滤膜，该膜在垃圾渗滤液MBR出水处理中展现出优异的腐殖质-盐分分离性能（R腐殖质=96.36%，R盐分=9.65%），纯水通量达31.73 L·m-2·h-1·bar-1，且抗污染性和长期稳定性优于商用NF270膜，为垃圾渗滤液资源化处理提供了新策略。

　　

亮点

材料与化学品

聚醚砜（PES）超滤（UF，截留分子量150k g/mol）基膜购自Kokchu Technology公司，NF270商用膜购自DOW公司。Cyclen（98%）、均苯三甲酰氯（TMC，98%）、四乙二醇（HO-(CH₂CH₂O)₄-OH，分子量=194.23 g/mol，98%）、五乙二醇（HO-(CH₂CH₂O)₅-OH，分子量=238.28 g/mol，98%）、六乙二醇（HO-(CH₂CH₂O)₆-OH，分子量=282.33 g/mol，98%）、八乙二醇（HO-(CH₂CH₂O)₈-OH，分子量=370.44 g/mol，98%）......

膜表征

通过扫描电镜（SEM）对膜的表面和截面形貌特征进行表征。如图4(a1)所示，PES基膜呈现光滑均匀的多孔结构，未观察到明显结节结构。图4(a2)–(a7)中可清晰观察到NF膜表面的结节结构，基膜表面的多孔结构被完全覆盖，表明在PES基板上成功制备了活性聚酰胺（PA）层。随着Cyclen浓度增加，膜表面结节结构变得更加致密，形成了更疏松的多孔网络结构，这就像给膜装上了“分子筛网眼”，巧妙实现了腐殖质大分子的拦截和盐离子小分子的放行。

结论

本研究通过界面聚合（IP）工艺，利用大环多胺单体Cyclen与TMC制备了纳滤（NF）膜，旨在实现垃圾渗滤液MBR出水中腐殖质（HS）与无机盐的选择性分离。最优膜Cyclen-0.6/TMC的截留分子量（MWCO）为269 Da，表现出良好的纯水通量（P > 30 L·m^-2·h^-1·bar^-1）和低盐截留率（R_NaCl = 10.15%，R_MgCl2 = 19.60%）。此外，它在处理实际垃圾渗滤液时展现出对有机物和无机盐的选择性分离能力，堪称垃圾渗滤液资源化处理的“智能分子门卫”。