郑州大学张亚涛教授Nat. Commun.|大环组装膜处理高盐有机废水

1月17日，郑州大学张亚涛教授、朱军勇教授和莱斯大学Menachem Elimelech院士（共同通讯）在Nature Communications在线发表了题为“Macrocycle-assembled membranes for high-salinity organic wastewater treatment”的研究论文，提出了一种基于四醛基杯芳烃（TACA）的结构疏松的大环组装膜，为处理含盐、富有机物的废水提供了一种前景广阔的解决方案。

工业废水的处理与回用是解决全球水资源短缺、实现水循环经济的关键。特别是纺织、石油化工、制药等行业产生的高盐有机废水，由于同时含有高浓度有机污染物和无机盐，对传统处理工艺构成重大挑战。基于膜的分离技术为有机物与盐的精准分离提供了前景广阔的解决方案，有助于实现水回用、资源回收和零液体排放。目前，含有机物的高盐废水处理主要依赖于聚酰胺基膜，这类膜在分离有机分子与无机离子方面的选择性有限。这一局限源于平面高反应活性单体的快速界面聚合，导致膜微孔率低、自由体积受限。传统大环化合物因反应位点有限且扩散不可控，难以组装成高度互连的膜结构。

本研究引入四醛基杯芳烃（TACA）作为一种具有三维空腔和适中反应活性的大环单体，通过单向扩散辅助界面聚合法（UDIP）制备松散结构的纳米薄膜。亲脂性TACA在有机相界面的精确定位使其能够与水相二胺在水凝胶表面发生聚合，为可控聚合提供了不受干扰的环境。所得的大环组装薄膜具有本征的水促进跨空腔传输特性，表现出高达63.8 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹的水渗透性、优异的染料/盐选择性和结构稳定性。对二元染料/盐混合物的高效渗滤实验和卓越的运行稳定性验证了其性能。这项工作凸显了大环组装膜在高盐有机废水处理中的应用潜力。

声明：本公众号仅用于分享前沿学术成果，无商业用途。如涉及侵权，请联系公众号后台删除！