用于多功能水净化膜的等离子体纳米加热技术

《Nature Sustainability》：Plasmonic nanoheating for versatile water purification membranes

非传统水源可持续净水技术中，超选择性聚酰胺反渗透膜通过原位界面等离子体纳米加热整合界面聚合实现突破，其高交联结构及内部纳米孔设计显著提升低分子污染物和盐类去除率（3.4 l/m2·h·bar?1，NaCl rejection 99.7%），为多样化水质净化提供新方案。

　　

摘要

全球水资源短缺促使人们寻求从非传统水源中获取可持续的清洁水源。虽然现有的反渗透（RO）膜在海水淡化方面占据主导地位，但由于无法有效去除多种低分子量污染物，它们远非理想的净水工具。为此，我们通过原位界面等离子体纳米加热与界面聚合（IP）技术相结合的方法，开发出了超选择性聚酰胺反渗透膜。IP技术在纳米界面产生的快速局部加热效应提高了单体的反应活性，改善了胺类单体的传质过程，并促进了界面处的脱气/蒸发过程。由此制备出的反渗透膜具有高度交联的聚酰胺结构及丰富的内部纳米孔隙，能够有效去除各种水源中的有毒及难以去除的污染物，展现出在多种水处理场景中的巨大潜力。该膜还表现出卓越的淡化性能：水渗透率为3.4升/平方米·小时·巴（3.4 l m?2 h?1 bar?1），NaCl去除率达到99.7%，这使得天然海水能够高效淡化为高品质淡水，为实际应用带来了广阔前景。我们的研究为开发高性能反渗透膜、实现可持续清洁水源的生产开辟了新途径。