基于木质素的聚氨酯泡沫太阳能蒸发器，具备协同光热转换性能和抗盐界面特性，适用于海水淡化

《Desalination》：Lignin-based polyurethane foam solar evaporators with synergistic photothermal conversion and salt-resistant interfaces for seawater desalination

生物气污泥中腐殖酸（HS）与无机盐的高效分离通过新型SiO?夹层松散纳滤膜（iLNF）实现，该膜通过在聚醚砜基材上原位生成SiO?纳米层，降低选择性层厚度并增强表面亲水性和电负性，在30 mM盐浓度下仍保持98.17%的HS截留率与97.31%的无机盐透过率，兼具抗污染和长期稳定性，为可持续HS回收提供新策略。

　　膜分离技术在生物沼液的可持续处理和资源回收中正变得越来越重要。生物沼液作为农业废弃物处理过程中的副产品，其成分复杂，包含大量的有机物质，如腐殖质（HS）和氨基酸（AA），以及丰富的无机营养成分，如含有氮（N）、磷（P）和钾（K）元素的盐类。为了实现这些有价值成分的高效分离和富集，研究者们不断探索新的膜材料和工艺。传统的纳米过滤（NF）或超滤（UF）技术在分离腐殖质与无机盐方面存在一定的局限性，尤其是在高盐浓度条件下，膜性能可能会受到显著影响。因此，开发一种能够有效分离腐殖质并实现高回收率的新型膜技术成为当前研究的热点。

本研究首次提出了一种基于二氧化硅（SiO?）夹层的松散纳米过滤（iLNF）膜，用于生物沼液中腐殖酸（HA）和盐类的分离。通过在膜表面原位生成二氧化硅夹层，不仅减少了选择层的厚度和交联度，还显著提升了膜的表面亲水性和电负性。这种优化后的iLNF2膜表现出较高的水通量（147.19 LMH·bar?1），对HA的截留率高达98.07%，而对混合盐类的透过率仅为5.07%。即使在30 mM的高盐浓度条件下，iLNF2膜依然保持了优异的HA截留性能（98.17%）和高效的盐类透过效率（97.31%）。此外，该膜还展现出良好的长期稳定性和抗污染能力。这些性能的提升使得iLNF技术成为一种极具潜力的可持续回收生物沼液中腐殖质的策略。

在实际应用中，生物沼液的处理通常需要多个步骤。传统的反渗透（RO）和纳米过滤（NF）膜虽然能够有效截留有机物和无机盐，但由于其孔径较小，容易被大分子量的腐殖质堵塞，导致膜污染严重，从而影响通量和使用寿命。相比之下，微滤（MF）和超滤（UF）膜虽然能够减少膜污染，但由于其孔径较大，无法有效截留小分子量的腐殖质，因此难以实现腐殖质与无机盐的高效分离。鉴于这一问题，开发一种既能保持高通量，又能实现良好分离选择性的膜技术显得尤为重要。

松散纳米过滤（LNF）技术被认为是处理复杂废水，如垃圾渗滤液中有机物和无机盐分离的一种有前景的方法。垃圾渗滤液中含有大量污染物，包括腐殖酸、氨氮和多种无机盐。LNF膜通过其较大的孔径，能够实现对无机盐的有效透过，同时对有机物如腐殖酸保持较高的截留率。例如，Ye等人使用LNF膜实现了对无机离子（如Na?、K?、Cl?、NO??）的94.7%透过率和对腐殖酸的95.7%截留率，从而在9.6的浓缩倍数下获得了85.7%的脱盐效率和91.2%的腐殖酸回收率。由于生物沼液与垃圾渗滤液在成分上具有一定的相似性，我们推测LNF技术同样适用于生物沼液中腐殖酸与无机盐的高效分离。

为了实现这一目标，本研究设计了一种基于二氧化硅夹层的LNF膜。通过使用四乙基正硅酸酯（TEOS）作为前驱体，原位生成二氧化硅纳米颗粒作为夹层，从而构建出一种结构稳定、分布均匀的膜基材。同时，利用葡萄糖作为水相单体，形成一种相对薄且亲水的聚酯（PE）选择层。这种选择层不仅能够有效提升膜的通透性，还能保持对腐殖酸的高截留率。通过一系列表征手段，我们对不同二氧化硅夹层含量对iLNF膜性能的影响进行了系统研究，并对膜的渗透性和分离性能进行了优化评估。

在实际应用中，膜的性能不仅取决于其结构和成分，还受到操作条件和环境因素的影响。例如，膜的表面粗糙度、亲水性以及电负性都会对污染物的吸附和透过产生重要影响。因此，在设计和优化膜材料时，需要综合考虑这些因素。本研究中，通过原位生成二氧化硅夹层，不仅提升了膜的表面亲水性和粗糙度，还有效减少了选择层的厚度和交联度，从而在保证高截留率的同时，提高了膜的通量。这种优化后的iLNF2膜在高盐浓度条件下依然表现出优异的性能，为生物沼液中腐殖酸的可持续回收提供了新的思路。

此外，本研究还评估了iLNF膜在实际应用中的抗污染能力。膜污染是膜分离技术在实际应用中面临的主要挑战之一，特别是在处理含有大量有机物和无机盐的生物沼液时。通过优化膜的结构和表面特性，我们显著提高了膜的抗污染能力，使其能够在长时间运行中保持较高的通量和分离效率。这种性能的提升不仅有助于提高生物沼液处理的效率，还能够延长膜的使用寿命，降低运行成本。

在实际应用中，膜分离技术的推广和应用需要考虑多个方面，包括膜的制备成本、运行效率、稳定性以及环境影响。本研究中，通过采用原位生成二氧化硅夹层的方法，不仅降低了膜的制备成本，还提高了膜的性能。这种新型膜技术的开发为生物沼液的处理和资源回收提供了一种高效、可持续的解决方案。同时，该技术还可以作为后续纳米过滤或反渗透工艺的预处理步骤，从而进一步提高整体处理效率和可持续性。

综上所述，本研究通过开发一种基于二氧化硅夹层的松散纳米过滤膜，成功实现了生物沼液中腐殖酸与无机盐的高效分离。这种膜不仅在高盐浓度条件下表现出优异的性能，还具有良好的抗污染能力，为生物沼液的可持续处理和资源回收提供了新的技术路径。通过进一步优化膜的结构和性能，有望在未来的实际应用中发挥更大的作用，为环境保护和资源循环利用做出贡献。