基于共铸技术的MgO纳米颗粒双层超滤膜在砷酸盐去除中的应用研究

针对传统除砷膜技术存在的效率低、高压需求及易结垢等问题，研究人员通过共铸技术开发了新型双层吸附膜，将热活化MgO650°C纳米颗粒嵌入选择层，实现了184.56 mg/g的砷酸盐吸附容量、167.39 L/m2·h·bar的通量及99%的去除率。该膜通过化学吸附机制形成As–O–Mg复合物，且可经NaOH再生重复使用，为水处理提供了高效可扩展的解决方案。

　　

砷污染是全球饮用水安全的重大威胁，世界卫生组织（WHO）将其列为十大公共卫生危害物质之一。传统除砷技术如膜过滤和吸附剂处理常面临效率低、能耗高及二次污染等问题，尤其在发展中国家难以推广。针对这一挑战，马来西亚理工大学的研究团队创新性地将热活化氧化镁（MgO_650°C）纳米颗粒与双层超滤膜结合，通过共铸技术开发出兼具高吸附性和渗透性的复合膜，相关成果发表于《Science of The Total Environment》。

研究采用共铸技术同步构建双层膜结构，通过调控子层与表层黏度（μ_sub-layer > μ_top-layer）确保界面结合强度，并利用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征膜形貌。吸附动力学采用伪二级模型分析，结合能量色散X射线光谱（EDX）验证As–O–Mg复合物形成。

表面形态与截面结构：SEM显示MgO负载量增加导致膜表面孔隙率降低但吸附位点增多，D2.0膜（MgO_650°C: 2.0）展现出均匀纳米颗粒分布（图1a）。
吸附性能：D2.0膜砷酸盐吸附量达184.56 mg/g，伪二级动力学模型表明化学吸附为主导机制，EDX证实表面形成As–O–Mg键（图3）。
再生能力：0.1 M NaOH处理可恢复90%以上吸附容量，连续5次循环后性能稳定（图5）。

该研究通过材料创新与工艺优化，解决了传统除砷技术的瓶颈问题。MgO_650°C的高表面活性与共铸技术的界面强化作用，使膜兼具高吸附容量（184.56 mg/g）与优异渗透性（167.39 L/m²·h·bar）。其再生性能显著降低了运行成本，为长期水处理应用提供可能。研究不仅为砷污染治理提供了新范式，也为其他重金属去除膜的设计提供了理论参考。