据高分子科技微信公众平台近日讯，天大吴洪、姜忠义教授团队成功制备超薄聚酰胺纳滤膜。纳滤膜指的是孔径在1nm以上，一般1-2nm。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2－98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。

　　
　　在实验室超纯水机中，一般使用的都是反渗透膜，反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。超纯水机上的反渗透膜与超薄聚酰胺纳滤膜在物力性质上有共同性，但是超纯水机的反渗透膜会随着实验室对水质的需求不同而采用不同的工艺，而且反渗透膜的价格要比超薄聚酰胺纳滤膜的价格要贵很多。超薄聚酰胺纳滤膜多用在海水淡化上，该膜对Na离子的去除效果非常好，并且对海水中除了Nacl之外的其它Na盐的去除都有不错的效果。

　　
　　传统界面聚合法形成的聚酰胺皮层厚度多为几十到上百纳米，制约了纳滤膜的渗透通量。根据Freger等建立的聚酰胺层生长动力学模型，提高胺单体初始浓度可有效降低膜厚度，然而，传统高分子超滤/微滤基膜的孔密度较低、亲水性欠佳，吸附和储存胺单体能力有限。

　　
　　天津大学吴洪教授、姜忠义教授团队采用共价有机框架介导界面聚合的策略，利用二维固有孔材料在基底上首先构筑高孔隙率超亲水层，再进行界面聚合，成功制备出超薄聚酰胺纳滤膜。合成了具有高比表面积且富含亲水基团（胺基、酮基）的TpPa-1型共价有机框架纳米片（covalent organic framework nanosheets，CONs）作为构筑单元，在基底上组装一层CONs复合基膜（CONs-loading layer composite substrate，CLS）。在界面聚合过程中，CLS层可高效储存胺单体，并优化单体分布与扩散，与TMC聚合后可得到超薄聚酰胺脱盐膜。

　　
　　首先采用真空辅助自组装将CONs沉积在商售聚醚砜微滤膜表面制得CLS。通过改变CONs的沉积量可调控CLS中胺单体负载量，进而优化界面聚合反应中胺单体的初始浓度。结果表明，提高CLS中胺单体负载量可促进界面聚合反应的自抑制过程，聚酰胺层厚度可从70nm减薄至10nm以下。

　　
　　(a) 共价有机框架介导的超薄脱盐膜制备过程；(b) PES基膜的表面形貌与表面亲水性；(c) CLS复合基膜的表面形貌、表面亲水性与断面形貌；(d) CONs沉积量对CLS复合基膜水吸附能力与胺单体储存能力的影响；(e) CONs沉积量对复合聚酰胺膜结构的影响。

　　
　　制得的超薄纳滤膜水渗透速率可达535.5L m-2 h-1 MPa-1，同时可保持良好的二价盐截留率（Na2SO4, 94.3%），是文献报道纳滤膜水渗透速率的2～8倍。此外，制得的超薄纳滤膜在不同盐浓度、不同操作压力下均表现出良好的脱盐性能和长期运行稳定性。

　　
　　(a) PA/CLS膜的分离性能；(b) 纳滤性能对比图；(c) PA/CLS膜对不同盐溶液的分离性能；(d) PA/CLS膜对不同浓度Na2SO4的分离性能；(e) PA/CLS膜的耐压性与(f)长期运行稳定性。

　　
　　膜技术的突破对于整个水处理行业来说都是一次不小的进步，随着越来越多的科学家对于水处理行业的研究和重视，也使得水处理行业在科学技术上的不断突破，巨大的市场商机将会随着技术的突破如期而至，MG电玩纯水也将随着科学技术的不断进步，引领水处理行业的良性发展，将膜法水处理技术带给国内每一个实验室。

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