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  近日，城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室成員、哈爾濱工業(yè)大學（威海）程喜全副教授研究團隊提出一種聚酰胺納濾膜孔徑精細調節(jié)策略，制備出兩種性能優(yōu)異納濾膜，并分別針對染料廢水和重金屬污染廢水展現出優(yōu)異的分離性能。該項策略在原界面聚合體系中加入哌嗪單體或者對苯二甲酰氯單體，通過調節(jié)交聯(lián)孔尺寸與納濾膜表面電荷，實現分離效率優(yōu)化，獲得性能優(yōu)異納濾膜。

圖1 嵌入不同結構調節(jié)劑后聚酰胺層的化學結構

  PIP的加入增大了交聯(lián)網絡的間距，極大地提高了其純水滲透通量（23.70 L m^-2 h^-1 bar^-1），對染料的截留率高達98%；TPC的加入可以精細調整交聯(lián)網絡結構，縮小膜孔徑分布。其對PbCl2的截留率大于98%，相應的滲透通量為6.36 L m^-2 h^-1 bar^-1。所制備的PEI/TMC-TPC膜和PEI-PIP/TMC膜均良好長期穩(wěn)定性和防污性能，分離性能明顯優(yōu)于商用聚酰胺納濾膜和大多數聚酰胺膜。

圖2 （a）三種復合NF膜的孔徑分布；（b）三種復合NF膜的純水滲透率；（c）PEI-PIP/TMC膜對不同染料的截留率；（d）PEI/TMC-TPC膜對不同離子的截留率；性能對比圖：PA膜（e）對MO染料的分離；（f）PA膜對PbCl₂的分離

圖3 PEI/TMC，PEI-PIP/TMC，PEI/TMC-TPC膜抗腐殖酸污染：（a）三循環(huán)測試；（b）膜通量歸一化曲線

  進一步優(yōu)化了分離條件對膜性能影響，研究表明PEI-PIP/TMC疏松納濾膜膜在5 bar的工作壓力，25℃的工作溫度，18mL min^-1的流速條件下對小分子染料的去除率高達98％以上，同時具有出色的滲透性（23.70 L^-1 m^-2 h^-1 bar^-1）。PEI/TMC-TPC致密膜在7 bar的工作壓力，25℃的工作溫度，18 mL min^-1的流速的條件下，對廢水中的PbCl₂截留率大于98％，通量大于40 L m^-2 h^-1。更重要的是，所制備的膜可以高效地處理具有多種特征的污染物，在大規(guī)模回收具有高性能的有害污染物方面顯示出巨大的潛力。

圖4 操作條件對PEI-PIP/TMC膜分離甲基橙染料性能的影響：（a）過濾壓力；（b）系統(tǒng)溫度；（c）原料的流速；（d）進料濃度；（e）PEI-PIP/TMC膜的長期性能

圖5 操作條件對PEI/TMC-TPC膜分離PbCl2溶液性能的影響：（a）過濾壓力；（b）系統(tǒng)溫度；（c）原料的流速；（d）進料濃度；（e）PEI/TMC-TPC膜的長期性能

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127976

  作者介紹：

  程喜全副教授鏈接：http://homepage.hit.edu.cn/chengxiquan

  王凱副教授鏈接：http://homepage.hit.edu.cn/wangkaihit

  張瑛潔教授鏈接:http://yjsc.hitwh.edu.cn/2017/0519/c1096a41260/page.htm

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