九游娱乐城:中石大孙海翔教授、哈工大邵路教授Science Advances：分级调控界面聚合完成高精度离子别离纳滤膜！

来源：九游娱乐城发布时间：2025-09-11 02:12:32

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在全球锂资源需求激增和盐湖提锂技能瓶颈凸显的布景下，高效、节能的离子别离膜成为处理高镁锂比盐湖卤水提锂难题的要害。传统聚酰胺纳滤膜长时刻受制于 “浸透性-选择性”权衡效应，且在超高盐环境下功用急剧下降。

针对这一难题，我国石油大学（华东）孙海翔教授、葛保胜教授、王文广助理研讨员与哈尔滨工业大学邵路教授等人提出了一种立异的界面聚合战略—经过可逆烯胺反响完成对双水相单体反响行为的分阶段操控。该办法从分子规划动身，奇妙使用反响进程中原位生成的H⁺触发第二单体有序开释，从根本上克服了多单体竞赛反响难题，为准确调控膜结构，进步别离功用供给了全新途径。相关论文以“Realizing precise ion separation in polyamide nanofiltration membranes via stage control reactions”为题宣布在Science Advances上，论文榜首作者是我国石油大学（华东）博士研讨生陈宇昊。

该办法首先在碱性条件下使哌嗪（PIP）单体与富含醛基的氧化葡聚糖纳米（ODNPs）反响，构成烯胺结构；随后引进聚乙烯亚胺（PEI）单体，其在界面聚合中优先反响并开释副产物H⁺，诱发烯胺键水解并有序开释PIP单体参加后续的反响，一起ODNPs与PEI上的伯胺反响生成Schiff碱结构，终究完成PEI与PIP的分阶段反响。经过多种表征手法证明晰整个反响进程的精准可控性与机制有用性。

经过分子模仿与试验表征相结合，深化解析了膜结构特征。模仿依据成果得出，跟着PIP份额添加，聚合物自在体积分数（FFV）明显增大，分子链扩散系数下降，标明链段活动性受限，有利于提高膜抗溶胀性和孔稳定性；一起，少数PEI的引进可有用改进质量密度散布的均匀性，这与分级调操控备的纳滤膜（SRM）上部结构相符合。试验方面，选用飞翔时刻二次离子质谱对纳滤别离层进行三维重构，明晰出现出其异质结构：上层为PIP主导的聚合物，底层为PEI富集区，包含很多Schiff碱聚合物，可构成高浸透性界面通道。此外，根据碎片离子的深度分析显现，SRM的信号动摇远小于根据纯PIP制备的纳滤膜，标明其具有更高的结构均匀性。这一系列成果说明晰经过分阶段反响战略可完成两种单体结构优势的有用结合。

此外，SRM膜具有更优的孔径结构与电荷散布，其孔径散布规模较窄，膜内缺点更少，90%以上的孔小于水合二价离子尺度，能供给高效的尺度筛分效果。膜外表Zeta电位测验标明SRM简直呈电中性，但其底部因PEI富集而出现高正电性，内部质子化胺基密度也更高。这种顶部尺度筛分以及底部Donnan效应的异质结构协同效果，使其对MgCl₂的截留率高达~99%，并能适用高盐溶液的别离。此外，SRM膜还出现出共同的纳米线交错的图灵结构，厚度适中（~144 nm），兼具高浸透性和结构耐久性。

SRM膜展现出杰出的离子别离选择性与超高水通量。其在Mg²⁺/Li⁺、Mg²⁺/Na⁺和SO₄²⁻/Cl⁻混合系统中均完成了高效别离，即便在盐浓度高达20,000 ppm、Mg/Li质量比高达50的极点严苛条件下，Mg²⁺/Li⁺别离因子仍能保持在~50，功用明显优于对照组（至少9.6倍）。与文献报导的先进膜及商用膜比较，SRM膜的功用坐落权衡曲线右上端，完成了浸透性与选择性的两层打破。此外，其归一化浸透性（浸透率×厚度）远超同类膜。一起，SRM膜在72小时长时刻测验中展现出优异的运转稳定性，通量与截留率均无衰减，具有巨大的实践使用潜力。