通过离心薄膜沉积技术制备厚度可控的聚酰胺膜，以提升抗污染性能和回收率

《npj Clean Water》：Thickness-controlled polyamide membranes via centrifugal thin-film deposition for improved fouling and high-recovery performance

　　

摘要

用于海水淡化和水回用的纳米过滤技术需要具备抗污染能力和高回收率，但通常受到渗透性与选择性之间的权衡以及界面聚合（IP）过程中聚酰胺非均匀生长的限制。本文提出了一种离心薄膜沉积（CTFD）技术，作为可控的水相制备步骤，在与三甲基磺酰氯进行聚合之前均匀分布哌嗪，从而限制单体渗透到多孔支撑材料中，并抑制薄膜的非均匀生长。分子动力学模拟表明，哌嗪在反应区附近受到离心力的约束，这与实验观察到的薄膜均匀性提升结果一致。CTFD制备的聚酰胺层厚度约为10–50纳米（R_a ~40–45纳米），其表面粗糙度低于传统膜（R_a ~90纳米）。优化后的膜配方（含0.1%哌嗪；操作压力为3.198 kg·m/s²）在6巴压力下可实现约136 LMH的通量，并对Na₂SO₄具有94.3%的截留率；在去除海藻酸钠污染后通过水力清洗仍能完全恢复通量；在高回收率条件下仍能保持85%以上的Na₂SO₄截留率。这项工作为在富含硫酸盐的纳米过滤环境中调节聚酰胺层形成和传输阻力提供了有效策略，特别是在需要高渗透性、抗污染可逆性和高回收率的应用场景中。