【研究亮点】
在分子水平通过1.4-哌嗪二乙磺酸（PIPES）与PIP之间的多重作用构建了一系列聚酰胺纳滤膜。 PIPES调控制备纳滤膜策略实现了对NF膜孔径、表面电荷和亲水性的同步调控。 所优选的PIPES-调节型NF膜的渗透性能和有机物/矿物质选择性显著提高，并适度保留了有利于人体健康的矿物元素。 PIPES调控制备的纳滤膜抗污染性能的提高，使其在节能和减少碳排放方面表现出显著优势。
【文章简介】
图1.（a） PIPES调控制备NF膜策略示意图;（b）~（e） 分别为不同PIPES浓度下水相溶液中PIP分子的扩散速率、不同PIPES浓度的水相溶液的pH值和zeta电位、氢键作用的FTIR光谱图以及不同PIPES浓度下PIP和TMC的停留反应速率;（f） PIP/TMC和PIP-PIPES/TMC制备的PA层微观结构示意图。
图2. PIPES调控制备的NF膜的化学结构、表面形貌和分离性能。（a） O/N比、交联度和O-C=O百分比，（b） PEG截留分子量、孔径分布，（c）NF膜的SEM和AFM 3D图像，（d）不同NF膜PA层结构的流场比较，（e）不同盐的截留率及渗透性能，以及（f）与文献报道中NF膜的渗透性能和分离因子（CaCl2/Na2SO4）的比较。
图3. PIPES调控制备的NF膜对天然地表水的过滤效果。（a）TOC、TDS、UV254和电导率的截留率，（b）不同荧光种类的去除率，（c）有机物的分子量分布，（d）不同阴离子和阳离子的去除率，（e）矿物质/有机选择性，以及（f）膜阻力分析。
图4. PIPES-0.75NF膜和商业NF270膜的抗结垢和抗污染性能。（a）过滤污染溶液时3个循环周期的归一化水通量，（b）FRR和FDR;（c） 过滤结垢溶液时3个周期的PIPES-0.75和NF270的水通量，（d）FRR和FDR，QCM分别分析了（e）过滤污染溶液和（f）结垢溶液时膜表面的污染物吸附量。
图5.（a）膜形貌-性能的皮尔逊相关性分析，（b） PIPES-0.75和NF270膜抗污染和抗结垢的机理图，（c） 不同类型NF膜的吨水能耗，（d） 不同类型NF膜的吨水生产成本和CO2排放量。（由于本研究仅涉及电力的使用，考虑到电价的时间和区域波动，本表根据作者所在地实验期间的电价统一计算了吨水的生产成本和二氧化碳排放量）。
原文信息：
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117970
第一作者：
路孝振 博士研究生
工作单位：湖南大学 土木工程学院
邮箱地址：xiaozhenlu123@163.com
通讯作者：
柳斌 副教授
柳斌，博士，湖南大学土木工程学院副教授，第一/通讯作者在Environmental Science and Technology、 Water Research、Advanced Functional Materials和Desalination等杂志上发表论文50余篇。
工作单位：湖南大学土木工程学院
通讯邮箱：ahxclb@163.com
通讯作者：
朱学武 讲师/博士后
朱学武，博士，硕士生导师，毕业于哈尔滨工业大学环境学院，主要从事高通量纳滤膜、抗污染纳滤膜、耐氯性纳滤膜制备以及以纳滤为核心的膜组合工艺开发方面的研究工作，主持中国博士后科学基金、山东省自然科学基金青年基金、山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目、城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金面上项目等6项课题。到目前为止，已在国内外高水平期刊上发表SCI 论文76 篇，其中以一作和通讯作者在Environmental Science & Technology、Journal of Membrane Science、Desalination 等1 区top期刊发表SCI论文24 篇，总被引次数超过2800。曾获哈尔滨工业大学第十届“研究生十佳英才”、第九届威派格杯给水排水优秀论文二等奖、哈尔滨工业大学第二十四届“优秀博士学位论文”等荣誉称号。
工作单位：山东建筑大学市政与环境工程学院
通讯邮箱：zhuxuewu1314@163.com
本期编辑：邹栋（南京工业大学）
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