我校环境科学与工程学院王志伟教授团队联合美国范德堡大学林教授、香港大学唐楚阳教授，针对传统反渗透(RO)膜去除率低这一中水回用和海水淡化中典型的小分子污染物的瓶颈问题 基于纳米片在油水自由界面的自组装传热传质同步调控，创新性地开发了一种新型超高选择性聚酰胺反渗透膜，实现了水中硼和NDMA的高效去▂除(>:90%)。 相关成果近日在线发表在《科学》杂志的子刊《科学进展》上，题为“金属有机框架使能超选择性聚合物膜用于海水淡化和水回用”。

反渗透膜分离是海水淡化、污水/废水深度处理和中水回用的重要技术。然而，虽然现有的商用聚酰胺反渗透膜大多能截留水中99.0%以上的盐，但它们对一些高毒性小分子污染物(如海＠ 水中的硼、消毒副产物NDMA等)的去除效果不佳。)还是有限的。本研究将两亲性CuBDC金属有机骨架纳米片原位引入水/正己烷自由界面，提出了基于纳米片自组装和精确控制的界面聚合方法。制备了具有超高选择性的聚酰胺反渗透膜，大大提高了反渗透膜对高毒性小分子污染物硼和NDMA的去除率。

结果发现，与对照组(FIP膜)相比，MARIP法制备的RO膜的水透过率显著提高，膜中NaCl的截留率也同步提高，从95.4%(FIP)提高到99.5%(MARIP-0.1，纳米片含量0.1 wt%)。与文献报道的RO膜相比，MARIP-0.1膜具有极高的水/NaCl选择性。同时，MARIP-0.1膜对硼和NDMA的截留率高(分别为90.1%和90.3%)，水/硼选择性高，高于现有文献报道的RO膜。

对薄膜的结构进行了表征，发现当没有纳米片控制自由界面聚合反应时，FIP薄膜表面平整(聚酰胺层固有厚度约为16 nm)。随着纳米片引入水/油界面调控聚酰胺的形成过程，膜表面出现了典型的“峰谷”结构，尤其是MARIP-0.1和MARIP-0.2膜，大的叶状结构占据了大部分膜表面。同时发现，随着纳米片的引入，聚酰胺层的固有厚度降低到~5 nm，膜的比表面积和空空穴率显著增加，膜的交☉联度也显著增加。

研究进一步揭示了纳米片增强MARIP RO膜渗透/选择性的主要机理:(1)两亲性纳米片的加入有助于降低体系的界面张力，纳米片可以预富集水性单体间苯二胺(MPD)，有利于MPD的跨界面扩散，促进界面聚合；(2)在自由界面引入纳米片后，由于纳米片的隔热作用，界面聚合热积累，促进了界面聚合反应，增加了膜的交联度，提高了膜的选择性；(3)界面放热的积累促进了纳米气泡在溶液中的溶解，纳米气泡起到了模板作用，在聚酰胺层中形成了nano 空空腔，增加了膜的比表面积，从而增强了MARIP膜的透水性。该研究为提高反渗透膜技术在海水淡化、污水/废水深度处理和中水回用方面的效率提供了新的思路。

我校环境科学与工程学院的文悦博士和助理教授戴若彬是论文的合著者。论文的合著者包括环境科学与工程学院副教授、张兴然博士和教授，以及中国科学院高能物理研究所的曹。范德堡大学的林教授、香港大学的唐楚阳教授和我校的王志伟教授是论文的合著者。本研究工作得到了国家自』然科学基金杰出青年基金和重点项目的资助。

论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm4149