弱水合阴离子介导的Hofmeister水合调控界面聚合制备高性能纳滤聚酰胺膜

《Nature Communications》：Breaking water-structure constraints by Hofmeister effects in interfacial polymerization for polyamide membranes

　　水合作用在决定溶质在水溶液本体和界面环境中的物理化学行为方面起着关键作用。作为典型的盐析型Hofmeister离子，弱水合阴离子（WHAs）能够重塑水合结构并在水-疏水界面富集。值得注意的是，WHAs看似矛盾地抑制了某些小分子单体在水中的溶解度，却增强了化学结构类似聚合物的溶解度。在这里，我们利用WHA介导的Hofmeister水合调控来调节形成聚酰胺的界面聚合（IP），并以哌嗪（PIP）和均苯三甲酰氯（TMC）纳滤体系为主要模型。将WHAs引入水相会降低胺类单体对水的亲和力，并加速其分配至油相反应前沿，从而显著强化IP的自限性。同时，界面上WHAs的富集会降低界面张力，并与加速的胺类输送协同，可能加剧传质驱动的界面不稳定性。WHAs还会降低界面的水可利用性，从而减弱酰氯的水解。这些协同效应产生了具有脊状中空结构的聚酰胺选择性层，其厚度减小且交联密度高，从而提高了水渗透性和盐截留率。至关重要的是，高性能膜组件级制备实验表明，WHA介导的Hofmeister水合调控与现有的脱盐工艺完全兼容。