哈工大构建超薄纳米多孔膜，实现高效海水淡化 | Engineering

对水-能源关系的呼吁引起了研究者对环保和高效技术的广泛研究，以减少能源消耗来生产清洁水。具有精确筛分离层的先进纳滤（NF）技术在水处理系统中已引起广泛关注，因为它可以在较低压力下运行并实现分子级别的分离。NF面临的主要挑战之一是通过结构和材料设计来提高渗透分离性能，以实现水-能源转化关系。因此，采用新材料和设计特定的膜结构，以获得具有优异脱盐能力和良好水溶液稳定性的高渗透纳滤膜用于实际脱盐过程至关重要。

哈尔滨工业大学邵路研究团队在中国工程院院刊 Engineering 2022年9月刊发表了题目为《葡萄糖辅助构建用于脱盐的高稳定超薄纳米多孔膜》的研究性文章，指出在葡萄糖和多巴胺的多种功能的辅助下，通过与1,3,5-苯三甲酰三氯（TMC）的界面反应来制备高渗透性的纳米多孔膜。葡萄糖的小分子（0.66 nm）具有高亲水性，可以扩散到膜内部进行有效反应，确保结构完整性。文章中的新型超薄（44 nm）NF膜在5bar（1 bar=10 ⁵ Pa ） 的压力下具有超高的Na ₂ SO ₄ 通量及优异的Na ₂ SO ₄ （ 66.5 L∙m ⁻² ∙h ⁻¹ ，97.3% ） 和MgSO ₄ （ 63.0 L∙m ⁻² ∙h ⁻¹ ，92.1% ） 截留率，其性能远优于基于天然产物的NF膜的性能。该膜表现出优异的长期稳定性，以及卓越的酸碱稳定性和抗污染能力。文章表明，这项基于膜材料和结构的设计为超越现有膜材料分离膜打开了新的大门。

值得注意的是，结垢影响膜性能，缩短膜寿命，是膜分离过程中普遍存在的主要问题。因此，文章对复合纳滤膜（PI-pDA2G膜）的防污性能通过1 g∙L ⁻¹ 牛血清白蛋白（BSA）或腐植酸（HA）溶液进行了30 h的实验。结果表明，PI-pDA2G膜的通量对于BSA恢复率（FRR）为92.8%，对于HA为96.3%，并具有较低的总污染率（DRt）（HA，4.9%，BSA，13.0%）。PI-pDA2G膜对于HA的防污性能优于BSA，因为BSA的分子大小（7.5 nm）远小于HA（92 nm ） ，并且倾向于在膜表面形成致密的污染层。膜对这些疏水性污染物的出色抵抗力也是由于膜的亲水性和负电荷。由于BSA和HA分子都带负电荷，因此Donnan排斥机制有助于膜抵抗生物污染。

文章指出，膜的机械性能对其实际应用也有重要影响。为此，文章检验了PI-pDA2G膜的机械性能。结果表明，PIpDA2G膜的拉伸强度为（2.69±0.10）MPa，杨氏模量（由应力-应变曲线计算）为（38.0±0.5 ） MPa。总之，制备的PI-pDA2G膜具有较好的机械稳定性，且有利于提高膜的实用价值。

引用格式 ： Yanqiu Zhang, Fan Yang, Hongguang Sun, Yongping Bai, Songwei Li, Lu Shao. Building a Highly Stable Ultrathin Nanoporous Layer Assisted by Glucose for Desalination [J]. Engineering, 2022, 16(9): 247-255.