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纳滤（NF）膜面临渗透性能与选择性的权衡难题。研究人员在多孔支撑层与聚酰胺（PA）层间引入聚乙烯亚胺（PEI）修饰云母纳米片中间层，制备 M-TFNi 膜。其渗透性能达 16.24 L?m?2?h?1?bar?1，Na?SO?截留率 98.8%，为高效净水提供新途径。
水是生命之源，随着工业化进程加快，水资源污染与短缺问题日益凸显，高效的水处理技术成为全球关注的焦点。纳滤（NF）膜作为一种压力驱动膜，因操作压力低、环境友好、操作简便等优势，在废水处理、海水淡化等领域展现出广阔应用前景。然而，其面临 “选择性与渗透性权衡” 的关键瓶颈 —— 渗透性提升往往伴随选择性下降，这一 “上限效应” 严重制约了纳滤膜在实际水处理中的高效应用。
聚酰胺（PA）基薄膜复合（TFC）膜是纳滤领域的主流技术，其分离性能主要由 PA 选择层决定。如何优化 PA 层的结构与理化性质，打破 “选择性 - 渗透性” 的 trade-off 成为研究核心。在此背景下，来自国内多机构（包括受龙游县科技局、陕西省军民融合项目等支持的团队）的研究人员，开展了以聚乙烯亚胺（PEI）修饰云母纳米片作为中间层调控界面聚合（IP）过程的研究，相关成果发表在《Desalination》。
研究团队采用的关键技术方法包括：
- 球磨技术：通过 PEI 溶液辅助球磨天然白云母，制备 PEI 修饰的云母纳米片，该技术具备高效、可扩展、操作简便等特点。
- 界面聚合法：在聚醚砜（PES）超滤膜支撑层与 PA 层间引入 PEI - 云母纳米片中间层，构建薄膜纳米复合中间层纳滤膜（M-TFNi）。
研究结果
1. PEI - 云母纳米片的表征
通过透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）观察，PEI - 云母纳米片呈现层状结构，横向尺寸达数百纳米；高分辨 TEM 显示清晰晶格条纹，d 间距约 0.33 nm，对应块体云母的（006）晶面；动态光散射（DLS）证实其横向尺寸分布在 130 nm-290 nm。
2. 中间层对 PA 层结构的调控
PEI - 云母纳米片的 “曲折效应” 与氢键作用，显著减缓哌嗪（PIP）单体的扩散速率，促使形成更薄、更松散的 PA 层，同时提升表面粗糙度和亲水性。相较于无中间层的原始纳滤膜，M-TFNi 膜的 PA 层厚度减少约 30%，表面羟基密度增加 45%。
3. 分离性能提升
在 pH=8 的 1000 ppm Na?SO?溶液中，优化后的 M-TFNi 膜展现优异性能：渗透性能达 16.24 L?m?2?h?1?bar?1，Na?SO?截留率高达 98.8%（4 bar 压力下），较原始膜分别提升 220% 和 5%，突破了传统纳滤膜的性能上限。
4. 长期稳定性验证
连续运行 50 小时的稳定性测试表明，M-TFNi 膜的渗透通量衰减率仅为 8%，Na?SO?截留率保持在 98% 以上，显示出良好的操作稳定性，归因于 PEI 修饰增强了云母纳米片与 PA 层的界面结合力。
研究结论与意义
本研究通过引入 PEI 修饰的云母纳米片中间层，成功构建高性能 M-TFNi 纳滤膜。核心机制在于中间层通过物理屏障（曲折路径）与化学作用（氢键）调控界面聚合动力学，实现 PA 层结构优化。该策略不仅打破了纳滤膜 “选择性 - 渗透性” 的 trade-off，还为开发环保、稳定的二维纳米材料中间层提供了新范式。天然云母纳米片的低成本、无毒特性，结合球磨技术的规模化制备潜力，使该技术向实际水处理应用迈出重要一步，为海水淡化、工业废水脱盐等领域提供了高效、可持续的解决方案，对推动膜分离技术革新具有重要科学与工程价值。
