界面反应位点调控策略：从孔限域到表面控制的高性能全芳香聚酰胺反渗透膜制备

本研究针对反渗透(RO)膜渗透性与选择性难以协同提升的关键问题，开发了预冲洗调控界面聚合(PRIP)新策略。通过己烷预冲洗将油水界面从支撑体孔隙内重新定位至表面，形成具有叶状结构的聚酰胺(PA)膜，水通量提升60%达4.2 L·m?2·h?1·bar?1，NaCl截留率从98.9%增至99.4%。该研究为突破RO膜性能瓶颈提供了简单有效的界面工程解决方案。

　　

全球淡水资源短缺日益严峻，海水淡化技术成为解决水危机的关键。反渗透(RO)作为主流脱盐技术，其核心组件薄膜复合(TFC)膜长期受困于渗透性与选择性的此消彼长关系。传统界面聚合(IP)过程中，油水界面被限制在支撑体孔隙内，形成的全芳香聚酰胺(PA)膜存在传质路径迂曲、有效过滤面积有限等问题。如何通过简单可控的工艺调控反应界面，成为突破RO膜性能瓶颈的重要研究方向。

江苏某环保科技公司等机构的研究人员创新性地提出预冲洗调控界面聚合(PRIP)策略。该方法在间苯二胺(MPD)浸渍支撑体后、均苯三甲酰氯(TMC)添加前，引入己烷预冲洗步骤，成功将反应界面从孔隙内部转移至支撑体表面。这种界面重定位使聚合过程从"孔限域"转变为"表面控制"机制，最终制备出具有显著叶状结构的高性能PA膜。相关成果发表于《Journal of Membrane Science》。

研究采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)多尺度表征膜形态，通过渗透性能测试评估膜分离效能，并采用不同支撑材料(聚砜PSF、聚醚砜PES)验证方法的普适性。关键技术创新点在于通过简单液相处理精确调控三相界面能，无需复杂设备或工艺改造。

【表面形态表征】SEM显示PRIP膜形成更大的叶状结构，AFM测得表面粗糙度(Ra)从85.3 nm增至103.7 nm，TEM证实PA层呈现更疏松的纳米孔结构。这种特殊形貌使有效渗透面积增加约30%。

【性能测试】PRIP膜水通量达4.2 L·m^?2·h^?1·bar^?1，较对照组提升60%，NaCl截留率同步提高至99.4%。截留分子量测试表明该方法可精确调控PA膜孔径分布。

【机理分析】己烷预冲洗通过降低界面张力改变MPD扩散动力学，使初始反应位点上移至支撑体表面。这种界面重定位促进形成更褶皱的PA结构，优化了水的传输路径。接触角测试证实预冲洗后支撑体表面能显著改变。

【普适性验证】在PSF-1、PSF-2和PES三种支撑体上，PRIP方法均实现性能提升，且适用于不同有机溶剂体系，证明该策略具有广泛适用性。

该研究通过简单的界面工程策略，实现了RO膜性能的突破性提升。PRIP方法将反应界面从孔隙内部转移至支撑体表面，不仅使PA膜形成更有利于传质的叶状结构，还优化了聚合物网络的交联密度分布。这种"表面控制"的聚合机制相比传统"孔限域"模式，能同时提升膜的渗透通量和选择性能。研究首次系统阐明了油水界面位置与全芳香PA膜结构性能的构效关系，为开发新一代高性能分离膜提供了重要理论指导。从应用角度看，该方法工艺简单、无需特殊设备，具有显著的工业化应用前景，为解决全球水资源短缺问题提供了新的技术路径。