10月23日消息,ChemRxiv预印本平台一项研究系统阐明了聚酰胺反渗透膜的渗透选择性调控机制:研究团队通过顺序氯化和碱处理对商品化思路下的聚酰胺膜进行化学修饰,发现氯-碱联合改性让水通量提升逾一倍,而水盐选择性基本得以保持。

研究结合X射线表征、自由能垒分析与分子动力学模拟,解析了改性过程中的结构-性能链条:碱处理引起的水解增强了膜溶胀、强化了水与膜的相互作用,从而促进水传输;而芳环上引入的大体积氯取代基对盐传输形成熵垒,成为选择性得以维持的原因——即结构变松并不必然导致脱盐性能崩塌。

这一结论挑战了“溶胀必然损害选择性”的传统观点。聚酰胺复合膜是全球海水淡化与再生水处理的主力技术,新兴应用(资源回收、精细分离等)对渗透选择性提出了可调谐的需求。该工作把“化学改性-微观结构-传输行为”三者的因果关系拆解清楚,为按需定制膜性能提供了明确的设计抓手:想提高通量时可以更激进地水解,想保住选择性则利用熵垒机制兜底。 (来源:ChemRxiv)