二次界面聚合法构建高热稳定性聚酰胺纳滤膜实现高温高效分离

为解决传统纳滤膜(NF)高温结构不稳定的问题，浙江大学研究人员通过二次界面聚合策略制备了具有超高热稳定性的聚酰胺(PA)纳滤膜。该膜在85?°C下对MgSO4和Na2SO4保持99%截留率，渗透通量达20.0?L·m?2·h?1·bar?1，分子动力学模拟证实其聚合物链迁移率降低。该研究为食品、纺织等行业高温废水处理提供了创新解决方案。

　　

在食品工业中，80℃以上的高温环境能有效抑制古菌和真细菌生长；纺织造纸行业则持续排放大量高温废水。传统膜分离技术虽具有能耗低、选择性高等优势，但商用纳滤膜(NF)在高温下会出现结构坍塌、性能衰减的致命缺陷。这迫使企业额外增加冷却环节，不仅增加能耗成本，还延长了工艺流程。

浙江大学高分子科学与工程学系的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表突破性成果。他们创新性地采用二次界面聚合(secondary interfacial polymerization)技术，利用传统单体成功制备出能耐受85℃高温的聚酰胺(PA)纳滤膜。该膜在温度循环和长期高温运行中展现出卓越稳定性，其奥秘在于通过二次反应消耗残余酰氯基团，使PA层厚度增加至传统膜的1.5倍，交联密度提升27%。

研究采用分子动力学模拟(MD)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等关键技术。通过调控哌嗪(PIP)和间苯二胺(MPD)的二次反应配比，发现MPD处理后的TFC-0.5MPD膜具有最优性能。MD模拟显示其自由体积分数(FFV)在高温下仅增加1.3%，远低于常规膜的8.7%。

【物理化学性质】AFM显示二次聚合使膜表面粗糙度(R_rms)从7.5nm增至14.5nm，接触角降低12°，负电荷密度提升2倍。XPS证实N-C=O键比例从58.1%增至71.3%，交联度提高显著。

【分离性能】在85℃测试中，改性膜对MgSO₄和Na₂SO₄的截留率保持在99%以上，渗透通量达22.4?L·m^?2·h^?1·bar^?1。经过10次25-85℃热循环后，性能衰减不足3%，连续运行120小时通量波动小于5%。

【结论】该研究通过二次界面聚合同时调控PA层的化学交联网络和物理堆积结构，创制出目前报道中热稳定性最优的纳滤膜。Ling-Shu Wan团队提出的"反应位点再利用"策略，为发展高温膜分离技术提供了新范式，在食品灭菌、工业废水处理等领域具有重大应用前景。