聚乙烯亚胺辅助聚多巴胺共沉积制备松散反渗透膜：提升抗污染性和锂提取选择性用于地热卤水

本文创新性地采用聚多巴胺(PDA)-聚乙烯亚胺(PEI)共沉积技术改性纳滤(NF)膜，成功模拟松散反渗透(LRO)膜特性。该膜在保持较低渗透性(22.5 L·m?2·h?1·bar?1)的同时，显著提升锂镁选择性(SFLi+/Mg2+≈7.8)和抗污染性能(通量恢复率FRR达95.3%)，为地热卤水中锂资源的高效绿色提取提供了膜技术新方案。

　　

Highlight

本研究通过聚多巴胺(PDA)-聚乙烯亚胺(PEI)共沉积技术，成功开发出具有松散反渗透(LRO)特性的新型纳滤膜。该膜展现出独特的"低渗透-高选择性"性能组合：在真实地热卤水测试中实现22.5 L·m^?2·h^?1·bar^?1的渗透通量，同时创造7.8的锂镁选择性比(SF_{Li⁺/Mg²⁺})，堪称膜分离技术的"智能筛子"。

Materials

实验采用与Dow FilmTec? NF270膜结构相似的商用NF3膜（聚酰胺活性层/聚砜支撑层）为基底，通过多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)的协同氧化聚合实现表面工程改造。这种"生物启发"的改性策略如同给膜穿上了一件多功能外套。

Membrane characterizations

表面形貌分析

SEM显示PDA-PEI共沉积形成均匀的纳米颗粒涂层，像给膜表面铺了一层鹅卵石小路，使平均孔径从1.2 nm降至0.8 nm。XPS检测到羟基/胺基含量增加35%，赋予膜表面超亲水性（接触角从68°降至42°）。

性能验证

最佳配比膜(M2，PDA:PEI=1:1)表现出"三高"特性：

1. 高选择性：对Mg²⁺/Ca²⁺截留率>90%，Li⁺透过率>65%

2. 高抗污性：通量恢复率(FRR)达95.3%，轻松应对石膏/硅垢挑战

3. 高稳定性：连续运行120小时性能衰减<5%

Conclusions

这项研究如同为锂提取领域打造了一把"分子尺"：通过精准调控PDA-PEI涂层的化学剪刀效应，成功赋予NF膜LRO特性。该技术为高镁锂比卤水的绿色开发提供了新思路，未来可拓展至盐湖提锂等领域。