更彈性，更高效！新型聚酯膜打破海水淡化壁壘，最新Science！！

一、【科學背景】

在海水淡化和廢水再利用技術中，聚酰胺薄膜復合反滲透（TFC-RO）膜因其優越的分離效率已維持半個世紀的領先地位。然而，如今該領域正面臨一些挑戰。一方面，傳統的TFC-RO膜在制備中表現出熱力學的不穩定性，導致膜的表面粗糙，易于被有機污垢和無機垢劑粘附。另一方面，聚酰胺膜在活性氯存在下會發生降解，所以需要昂貴的預處理步驟去除潛在的污物和剩余的氧化物，給水處理帶來一定困擾。雖然最近研發的防污和抗氯膜在某種程度上解決了這些問題，但是其脫鹽性能與傳統的聚酰胺膜相比依然有明顯的差距。此外，當膜在pH值為8.0的環境中會開始水解，這讓海水、微咸的地下水和城市廢水需要采取其他形式的化學密集預處理，如pH值調節，無疑大大增加了淡化海水的成本和環境影響。因此，我們急需研發一種新型膜材料，既具有高效的脫鹽性能，又不需要復雜昂貴的預處理步驟。

二、【創新成果】

近日，來自美國國家工程院院士、中國工程院外籍院士梅納赫姆·埃利梅萊赫（Menachem Elimelech）、南京理工大學張軒、東北師范大學王憲澤等研究者在Science上發表了題為“More resilient polyester membranes for high-performance reverse osmosis desalination”的論文，該研究從分子角度設計了一種聚酯薄膜復合反滲透膜。該膜使用助溶劑輔助界面聚合，使3,5-二羥基-4-甲基苯甲酸與三甲基酰氯反應。這種新型聚酯膜采用獨特的分子設計和反應機制，顯著改善了傳統反滲透膜的幾個關鍵缺點，如耐氯能力弱、粗糙表面和容易發生礦物落積的問題。研究發現，通過分子設計和改性，聚酯TFC-RO膜展現出了越來越多地挑戰聚酰胺膜的潛力，尤其是在脫鹽性能、耐氯性、抗污性和硼截留率等方面的優越性能。這一突破性的科學成果，不僅深化了我們對反滲透膜技術的理解，也將為海水淡化和廢水再利用技術的進步帶來新的機遇。

圖1 聚酯RO膜的設計、制造工藝及海水淡化性能 ? 2024 AAAS

圖2 DHMBA和SW30膜暴露氯氣后的海水淡化性能及形貌 ? 2024 AAAS

圖3 DHMBA和SW30膜的石膏結垢和有機污垢 ? 2024 AAAS

圖4 DHMBA和SW30膜在海水淡化中的結垢比較 ? 2024 AAAS

三、【科學啟迪】

該項成果研發了全新一代聚酯反滲透膜，其與商業化聚酰胺海水反滲透膜相比，不僅具有更出色的水鹽選擇性、硼去除性，更表現出超高耐氯、抗結垢和礦物抗結垢性能！利用助溶劑輔助IP工藝，形成無缺陷選擇層，提升脫鹽效率。值得一提的是，該膜表面光滑程度極高，降低了結垢傾向。其在pH值0-9范圍內的穩定性表現卓越，且其生產工藝與傳統TFC膜相似，方便擴大生產規模。該項成果有助于解決淡水資源短缺的全球性問題，將會對環保科技領域產生重要的影響！

原文詳情：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk0632

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