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为解决传统聚酰胺（PA）反渗透（RO）膜在脱盐中 permeability 与 selectivity 的平衡难题，研究人员结合界面聚合（IP）与重氮化偶联反应， graft 树枝状聚合物和多酚修饰 PA 层。结果显示优化膜水通量达 96.7 kg?m-2·h-1，NaCl 截留超 99%，为高效脱盐膜设计提供新策略。
水资源短缺与污染问题日益严峻，膜技术作为海水淡化等领域的核心方案，其核心聚酰胺（PA）膜的性能提升至关重要。传统 PA 膜通过界面聚合（IP）形成，虽具备 “脊谷” 结构提升水传输效率，但制备过程中易产生纳米缺陷，导致 permeability（渗透率）与 selectivity（选择性）难以平衡。同时，膜的纳米结构如厚度、孔隙率等对脱盐效果影响显著，如何在优化结构的同时减少缺陷，成为提升膜性能、降低脱盐系统成本的关键挑战。
为突破这一困境，国内研究人员开展了相关研究，旨在通过化学修饰手段优化 PA 膜结构，实现脱盐性能的最大化提升。该研究成果发表在《Desalination》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：界面聚合法制备初始 PA 纳米膜，利用重氮化偶联反应将树枝状聚合物（G2 - G4 dendrimers）和多酚（如单宁酸 TA）共价接枝到 PA 层，通过调控反应步骤实现对膜结构的精准修饰，并借助结构分析（如密度、孔隙率测定）和性能测试（水通量、NaCl 截留率评估）验证修饰效果。
材料与膜制备
研究选用均苯三甲酰氯（TMC）、间苯二胺（MPD）等作为界面聚合单体，合成不同端胺基数量的树枝状聚合物（G2 - G4），并选取单宁酸（TA）等多酚类化合物。通过界面聚合在聚砜（PSF）超滤膜支撑层上形成初始 PA 纳米膜，随后依次进行重氮化反应和偶联反应，将树枝状聚合物和多酚接枝到 PA 层，构建复合脱盐层。
结构与性能分析
结构分析表明，接枝树枝状聚合物的 PA 纳米膜因树枝状聚合物诱导形成纳米空隙，厚度增加但密度降低（从 1.09±0.013 g?cm-3降至 1.22±0.049 g?cm-3），孔隙率显著提升。其中，G4D 与单宁酸复合的优化膜表现优异，对 2000 ppm NaCl 溶液的水通量达 96.7±2.8 kg?m-2·h-1，NaCl 截留率超过 99%，性能优于原始 IP 膜及商业膜（如 XLE、SW30 HR 等）。
研究结论与讨论
该研究通过重氮化偶联反应实现了树枝状聚合物和多酚在 PA 膜上的共价修饰，构建了低密度、高孔隙率的复合脱盐层。树枝状聚合物的纳米空腔促进水扩散，多酚则修复纳米缺陷、提升选择性，二者协同作用使膜同时实现高渗透率与高选择性。这种温和的水相反应工艺可便捷集成到现有生产流程，具有工业应用潜力。研究为高性能 RO 膜设计提供了新策略，有望推动低能耗、低成本脱盐技术的发展，对解决全球水资源危机具有重要意义。
