基于大孔支架模板的褶皱聚酰胺膜实现超渗透纳滤

针对传统薄膜复合聚酰胺（TFC-PA）膜渗透性与选择性难以兼得的难题，研究人员通过大孔尼龙支架模板化策略，结合真空辅助界面聚合（VIP）技术，成功制备出褶皱疏松的TFC-PA膜。该膜纯水渗透性达54.3 L m?2 h?1 bar?1，Na2SO4截留率97.4%，并展现优异的SO42?/Cl?选择性（50倍），为低压脱盐与离子筛分提供了新思路。

　　

论文解读

在应对全球水资源短缺的挑战中，膜分离技术扮演着关键角色，尤其是纳滤（NF）技术因其高效截留二价离子和小分子有机物的特性备受关注。然而，传统薄膜复合聚酰胺（TFC-PA）膜始终面临渗透性与选择性此消彼长的“跷跷板效应”。尽管通过减薄膜厚度或引入纳米材料可部分提升性能，但机械强度下降和缺陷形成等问题仍制约发展。近年来，通过调控表面褶皱结构增加有效过滤面积成为突破方向，但如何精确控制褶皱形态并确保膜稳定性仍是未解难题。

华东理工大学的研究团队在《Desalination》发表的研究中，创新性地提出了一种大孔支架模板化策略。他们以二硫化钼（MoS₂）修饰的尼龙微滤（MF）膜为模板，通过真空辅助界面聚合（VIP）将反应界面限制在支架空腔内，成功制备出具有超渗透性和高选择性的褶皱TFC-PA膜。关键技术包括：宏孔尼龙支架的MoS₂纳米片修饰、真空过滤辅助的界面聚合反应条件优化，以及膜结构的电子显微镜与光谱学表征。

研究结果

1. 材料表征：扫描电镜显示MoS₂修饰的尼龙支架形成分级多孔结构（图2a），原子力显微镜证实褶皱PA层完美复制了支架的几何形貌（图2c），X射线光电子能谱（XPS）揭示其交联度低于传统TFC膜。
2. 分离性能：最优膜在2 bar低压下实现54.3 L m^?2 h^?1 bar^?1的超高渗透性，Na₂SO₄截留率97.4%，且SO₄^2?/Cl^?选择性达50倍，远超商业NF270膜（图3）。
3. 稳定性测试：连续72小时错流实验表明，膜性能衰减不足5%，证明褶皱结构在长期运行中的机械稳定性（图4）。

结论与意义
该研究通过“支架形貌复制”机制，首次实现了褶皱PA层的可控构筑。疏松交联的聚酰胺网络与支架形成的纳米空隙协同优化了水传输路径，而MoS₂的刚性支撑有效防止了大孔区域的塌陷。这一策略不仅突破了传统IP技术的限制，更为设计下一代低压脱盐膜提供了普适性方法。研究团队Hao Zhang等人强调，该技术可扩展至其他多孔模板体系，未来在工业废水处理和资源回收领域具有广阔应用前景。