通讯作者：Yingchao Dong、俞汉青、Menachem Elimelech
通讯作者单位：香港中文大学、中国科学技术大学、耶鲁大学
如何合理的设计高性能海水脱盐的功能膜是发展可持续水处理技术的关键。但是，传统的聚合物膜材料通常稳定性较低，尤其是在苛刻的化学环境中难以保持稳定工作。
有鉴于此，
香港中文大学Yingchao Dong、中国科学技术大学俞汉青教授、耶鲁大学Menachem Elimelech等
发展了一种基于硅酸盐的耐用UiO-66 MOF新型纳米孔膜，并且进行连接点去除进行材料工程设计，这种耐用的工程化MOF膜可以应用于条件非常苛刻的脱盐应用场景。
构筑的膜具有非常优异的海水脱盐性能，比目前性能最好的不对称超薄聚合物复合渗透膜更好。实验表征和理论计算模拟结果说明消除连接形成的缺陷位点导致扩大MOF的纳米通道尺寸，因此显著提高水流量，因此能够以水分子簇的方式降低水传输的能垒，实现更加快速的传输。
热稳定性
。UiO-66膜的一个关键优势是热稳定性更强，作者考察加热条件的盐水处理情况。当操作温度从25 ℃提高至55 ℃，水流量从18.7 m
-2
h
-1
增加为49.7 m
-2
h
-1
。
氧化环境的脱盐性能
。考察UiO-66膜和聚合物渗透膜在NaClO溶液（1000 ppm NaClO）和不同pH（pH=3, 5, 9, 11）的脱盐性能。结果显示在含有NaClO氧化剂的体系，UiO-66都表现更高的稳定性。
处理工业废水
。考察UiO-66膜处理碱性工业石油化工废水，表现了具有前景的操作性能和膜结构稳定性。使用1 M NaCl作为汲取液，在3天废水处理过程中得到优异的效果（起始水流量~8.1 m
-2
h
-1
，3 h后一直到3天水流量一直保持3.5-4.51 m
-2
h
-1
）。而且，通过去离子水清除污垢后，UiO-66膜的水流量恢复至6.91 m
-2
h
-1
，性能恢复~90 %。
性能评价
。UiO-66膜表现了优异的杂质阻挡能力，Ca
2+
阻隔率~99.35 %，Mg
2+
阻隔率~99.45 %，生化需氧量阻隔率99.9 %，总油阻隔率99.9 %。由于MOF的分子尺寸识别效应，对K
+
的阻隔率达到可接受的~74.35 %。UiO-66膜稳定性较好，6天工作后晶体结构和膜结构完好。
构筑的UiO-66膜在高氧化性环境或者碱性环境的稳定性比聚合物膜更好，因此在工业废水处理领域具有应用前景。这项工作有助于设计高性能脱盐功能的膜材料，能够应用于传统聚合物膜材料的应用场景。
对于常用的膜材料，通常缺陷位点能够减弱盐-水的分离性能。但是，作者发现UiO-66的缺陷位点不仅加快水流量，而且不会影响盐-水分离的性能。
Dong, Y., Lyu, Q., Lin, LC.
et al.
Ultrastable ceramic-based metal–organic framework membranes with missing linkers for robust desalination.
Nat Water
(2024)
DOI:10.1038/s44221-024-00218-5
https://www.nature.com/articles/s44221-024-00218-5
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