nature|水中有氯也不怕！南理工《Nature》子刊：高性能耐氯反渗透淡化膜！南京理工大学|反渗透|反渗透膜

通过淡化海水和市政废水等非常规水源来增加供水量，这对于缓解全球水资源短缺至关重要。反渗透（RO）是由压力驱动的，目前使用最广泛且最节能的脱盐技术。随着全球对替代水源的依赖增加，提高反渗透淡化技术的可靠性和可持续性至关重要。聚酰胺薄膜复合材料（TFC）反渗透膜是市场上控制淡水供应的主导产品。然而， TFC RO膜对氧化剂（例如氯）非常敏感。该类膜暴露于氯气后，可能会发生直接的芳族取代（不可逆）或N-氯化反应（可逆）。这样的反应会使膜的结构完整性恶化，导致性能损失，因此需要经常更换。长期以来，找到一种具有更高耐氯性和具备与现有TFCRO膜相似脱盐性能的RO膜一直是业界的目标，因为这将极大地提高RO技术的可靠性和可持续性，并降低脱盐和废水回收的成本。
【nature|水中有氯也不怕！南理工《Nature》子刊：高性能耐氯反渗透淡化膜！】南京理工大学张轩副教授和美国耶鲁大学Menachem Elimelech等人使用3,5-二羟基苯甲酸（DHBA）与均苯三甲酰氯的逐层界面聚合反应来制备聚酯薄膜复合反渗透膜，该膜在中性和酸性条件下均具有耐氯性。强大的位阻和吸电子基团可有效防止芳族直接氯化，而被间苯二甲酰二氯封端的残留OH基可防止与活性氯的反应。即使在NaOCl中暴露15min后，该膜仍展现出高的耐盐性（99.1±0.2％）和水渗透性（2.97±0.13l/mm2/h/bar）。该耐氯膜将大大提高反渗透淡化技术的可持续性，以应对全球供水挑战。该研究以题为“Highperformance polyester reverse osmosis desalination membrane with chlorineresistance”的论文发表在《Nature Sustainability》上。

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【耐氯反渗透膜的制备】
作者选择了在间位具有酚羟基的DHBA单体（图1c）。与烷基醇相比，酚羟基的亲核性提高了几个数量级，从而使DHBA与TMC之间的反应性更高。这种反应性使作者能够对DHBA和TMC进行逐层界面聚合反应，从而在聚醚砜（PES）基材上形成超薄聚（间苯二甲酸酯）选择性层，如图1d所示。用橡胶辊除去过量的溶液后，将支撑膜浸入0.15wt％TMC中以形成聚酰胺或聚酯选择层。然后用正己烷冲洗掉膜上的任何残留单体。在膜上残留的正己烷蒸发后，在指定时间使用相似的方法进行后续的逐层界面聚合反应。之后，作者还使用2％的间苯二甲酰二氯（IPC）溶液与聚酯基质中的残留OH基团反应，以防止与活性氯发生的副反应。经过进一步调整，作者在哌嗪（PIP）和TMC之间进行界面聚合形成纳米过滤层，然后进行DHBA和TMC之间的两个后续界面聚合反应，可以大大提高膜的渗透选择性。