综述：具有增强选择性的薄膜纳米复合膜的开发：机制、策略与应用

本综述系统探讨了薄膜纳米复合膜(TFN)在克服传统薄膜复合膜(TFC)渗透性-选择性权衡效应中的最新进展。通过分析纳米材料干预导致选择性下降的机制，提出两类关键策略：I型（减少纳米材料对聚酰胺结构的破坏）和II型（利用纳米材料强化特定溶质截留机制），为高效脱盐、离子分离及污染物去除提供了理论指导。

　　

常见导致TFN膜选择性下降的原因

纳米材料掺入可能引发聚酰胺(PA)基质结构缺陷，形成尺寸超过溶质动力学直径的非选择性空隙。这些空隙源于纳米材料与PA的相容性差或纳米颗粒团聚，为溶质提供低阻力通道，显著削弱水/溶质或溶质/溶质选择性。纳米材料聚集还会破坏PA交联网络的完整性，而部分多孔纳米材料（如MOFs、COFs）的固有孔径若大于溶质尺寸，同样会导致选择性下降。

提升TFN膜选择性的策略与机制

I型策略：减轻纳米材料负面影响

通过表面修饰（如硅烷化、聚多巴胺涂层）增强纳米材料与PA的相容性，减少界面缺陷。优化界面聚合(IP)条件（如采用中间层或调控单体扩散速率）可促进更致密PA层的形成。例如，石墨烯量子点(GQDs)的羧基化处理能有效抑制其聚集，使TFN膜盐截留率提升至98.5%。

II型策略：强化溶质特异性截留机制

• 静电排斥：带高电荷的纳米材料（如磺化碳纳米管）增强对带电溶质（如Na⁺/Cl^-）的排斥；
• 尺寸筛分：精确调控纳米材料孔径（如沸石咪唑酯骨架ZIF-8的0.34 nm窗口）可实现单价/二价离子分离；
• 亲和吸附：硫醇修饰纳米材料对Hg²⁺的螯合作用可同步提升截留率与选择性。

潜在应用场景

• 脱盐：II型策略TFN膜对NaCl截留率最高达99.3%，渗透通量提升2倍；
• 离子分离：ZIF-8@TFN膜Mg²⁺/Li⁺选择性比达8.7；
• 污染物去除：Fe₃O₄-g-C₃N₄复合膜对双酚A的截留效率超95%。

未来研究方向

开发新型仿生纳米材料（如水通道蛋白仿生膜）和智能响应膜（pH/温度响应型）是突破选择性极限的潜在路径。需建立标准化性能评价体系，并探索纳米材料长期运行稳定性与规模化制备的可行性。