更弹性，更高效！新型聚酯膜打破海水淡化壁垒，最新Science！！

一、【科学背景】

在海水淡化和废水再利用技术中，聚酰胺薄膜复合反渗透（TFC-RO）膜因其优越的分离效率已维持半个世纪的领先地位。然而，如今该领域正面临一些挑战。一方面，传统的TFC-RO膜在制备中表现出热力学的不稳定性，导致膜的表面粗糙，易于被有机污垢和无机垢剂粘附。另一方面，聚酰胺膜在活性氯存在下会发生降解，所以需要昂贵的预处理步骤去除潜在的污物和剩余的氧化物，给水处理带来一定困扰。虽然最近研发的防污和抗氯膜在某种程度上解决了这些问题，但是其脱盐性能与传统的聚酰胺膜相比依然有明显的差距。此外，当膜在pH值为8.0的环境中会开始水解，这让海水、微咸的地下水和城市废水需要采取其他形式的化学密集预处理，如pH值调节，无疑大大增加了淡化海水的成本和环境影响。因此，我们急需研发一种新型膜材料，既具有高效的脱盐性能，又不需要复杂昂贵的预处理步骤。

二、【创新成果】

近日，来自美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士梅纳赫姆·埃利梅莱赫（Menachem Elimelech）、南京理工大学张轩、东北师范大学王宪泽等研究者在Science上发表了题为“More resilient polyester membranes for high-performance reverse osmosis desalination”的论文，该研究从分子角度设计了一种聚酯薄膜复合反渗透膜。该膜使用助溶剂辅助界面聚合，使3,5-二羟基-4-甲基苯甲酸与三甲基酰氯反应。这种新型聚酯膜采用独特的分子设计和反应机制，显著改善了传统反渗透膜的几个关键缺点，如耐氯能力弱、粗糙表面和容易发生矿物落积的问题。研究发现，通过分子设计和改性，聚酯TFC-RO膜展现出了越来越多地挑战聚酰胺膜的潜力，尤其是在脱盐性能、耐氯性、抗污性和硼截留率等方面的优越性能。这一突破性的科学成果，不仅深化了我们对反渗透膜技术的理解，也将为海水淡化和废水再利用技术的进步带来新的机遇。

图1 聚酯RO膜的设计、制造工艺及海水淡化性能 © 2024 AAAS

图2 DHMBA和SW30膜暴露氯气后的海水淡化性能及形貌 © 2024 AAAS

图3 DHMBA和SW30膜的石膏结垢和有机污垢 © 2024 AAAS

图4 DHMBA和SW30膜在海水淡化中的结垢比较 © 2024 AAAS

三、【科学启迪】

该项成果研发了全新一代聚酯反渗透膜，其与商业化聚酰胺海水反渗透膜相比，不仅具有更出色的水盐选择性、硼去除性，更表现出超高耐氯、抗结垢和矿物抗结垢性能！利用助溶剂辅助IP工艺，形成无缺陷选择层，提升脱盐效率。值得一提的是，该膜表面光滑程度极高，降低了结垢倾向。其在pH值0-9范围内的稳定性表现卓越，且其生产工艺与传统TFC膜相似，方便扩大生产规模。该项成果有助于解决淡水资源短缺的全球性问题，将会对环保科技领域产生重要的影响！

原文详情：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk0632

本文由WYH投稿