离子液体调控纳滤膜_离子液体【默尼离子液体定制】

2026-06-01 11:15:56 HeYan 0

离子液体调控松散纳滤膜 印染废水染料盐分离


一、研究背景与行业痛点

纺织印染废水是全球主要工业水污染源,占工业污染负荷的 17%–20%,具有成分复杂、含盐量高、难降解有机染料多的特点,直接排放会严重危害生态环境与人体健康。
传统生物法、氧化法、混凝法等工艺难以适应高盐环境,无法实现染料与无机盐的精准分离和资源化回收,不符合双碳目标与循环经济要求。膜分离技术凭借高效、低耗、无相变的优势成为主流方向,其中松散纳滤膜(LNF) 可实现高染料截留、高盐透过,是染料 / 盐分离的理想材料。

目前 LNF 制备仍面临三大挑战:传统界面聚合单体扩散不可控,难以稳定形成疏松结构;现有改性工艺复杂、成本高、规模化能力不足;调控助剂难以回收,生产绿色性与经济性有待提升。


二、核心制备技术与调控机制

天津工业大学王捷团队以环胺为水相单体、间苯二甲酰氯(IPC)为有机相单体,引入可回收离子液体 [Bmim][BF₄] 作为水相共溶剂,通过精准调控界面聚合过程,稳定构建疏松聚酰胺(PA)选择层。

离子液体(IL)的核心作用是实现单体扩散行为解耦:凭借高粘度抑制环胺单体的体相无序扩散,同时利用表面活性促进单体的界面定向扩散,从而精准调控膜孔径,成功制备出薄层、大孔径的高性能 LNF。


三、膜结构表征与分子动力学验证

多项表征结果证实了离子液体的调控效果:随着 IL 浓度增加,膜表面粗糙度逐渐增大、膜层厚度减小;高浓度 IL 可降低 PA 层交联度,形成疏松多孔结构,膜孔径可达 1.84 nm,截留分子量(MWCO)为 20 kDa。该膜表面亲水且带负电,通过尺寸筛分 + 静电排斥双重协同效应实现染料 / 盐分离,完全符合 LNF 特征。

分子动力学(MD)模拟进一步揭示了调控机制:环胺单体的体相扩散系数随 IL 浓度增加而减小,界面扩散系数则逐渐增大,证明两者发生了解耦效应。IL 抑制环胺从水相向界面的体相扩散,但一旦到达界面,便会促进其跨界面进入油相,加快聚合反应速率,最终形成疏松的 PA 层。


四、分离性能与稳定性测试

梯度浓度实验确定95 v/v% 为 IL 最佳添加浓度(99 v/v% 时环胺溶解性差)。该条件下制备的膜综合性能最优:渗透通量显著升高,盐截留率大幅下降,而染料截留率始终保持高水平,整体性能优于多数文献报道。

在染料 - 盐混合溶液测试中,无论染料或盐浓度如何变化,膜的染料截留率均保持优异,可实现快速高效分离。长期运行 17 天后,仍保持染料截留率 > 95%、盐截留率 < 10%;每 4 天用乙醇清洗一次,通量可基本完全恢复,显示出良好的循环稳定性和再生性能。


五、离子液体回收与资源化利用

团队采用盐诱导相分离技术,对循环使用 3 次后的 IL 进行回收。用回收 IL 制备的膜渗透率达 20.8 LMH・bar⁻¹(略低于新鲜 IL 的 26.9 LMH・bar⁻¹),染料截留率仍高达 99.4%,性能优于无 IL 膜及商业 NF270 膜。IL 的回收再利用有效降低了膜制备成本,契合绿色化学理念。


六、研究结论

本研究通过引入可回收离子液体调控环胺 / IPC 界面聚合,成功制备出薄层、大孔径、高稳定性的松散纳滤膜。该膜核心性能突出:染料截留率 > 99.8%、盐截留率 < 10%、纯水渗透率达 26.9 LMH・bar⁻¹,且离子液体可高效回收循环使用,为高盐印染废水的染料 / 盐精准分离和资源化处理提供了绿色、经济的新技术策略。

离子液体调控松散纳滤膜 印染废水染料盐分离


原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2026.125366

原文作者:

Fei Gao, Jiawang Li, Hui Jia, Zhao Cui, and Jie Wang

DOI: 10.1016/j.memsci.2026.125366




默尼化工科技(上海)有限公司

致力于离子液体(ILs)研发生产、应用推广和全球销售,拥有自主知识产权生产技术,产品质量和一致性因此得到保障,Tel:021-38228895



标签:   离子液体 离子液体应用 默尼离子液体定制