天津津騰實驗室通過動態(tài)污染試驗發(fā)現(xiàn),相比于傳統(tǒng)納濾膜,改性納濾膜的比通量提升8.4%。分子動力學(xué)模擬表明,聚酰胺分離層在水溶液中呈電負性,可通過靜電作用吸附鈣離子,產(chǎn)生“膜-陽離子-有機物”三者間的復(fù)合污染。溫控響應(yīng)型聚合物呈電中性,與陽離子的相互作用較弱,抑制了架橋作用引發(fā)的膜污染問題。

隨著膜制備和組裝工藝的成本逐步降低,納濾技術(shù)在地表水處理、污水回用、苦咸水淡化等領(lǐng)域受到廣泛的應(yīng)用。然而,納濾膜污染引發(fā)的高能耗問題是限制納濾技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸問題。由于納濾膜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)特性,通常采用水力錯流的方式恢復(fù)膜性能,但清洗效率有限。因此,構(gòu)建抗污染膜材料對于納濾技術(shù)的推廣至關(guān)重要。

面向膜表面污染物間相互作用引發(fā)的污染問題,構(gòu)建環(huán)境刺激響應(yīng)型納濾膜是控制膜污染的有效手段。通過溫度、pH、離子強度等外界刺激,可引發(fā)響應(yīng)型聚合物微納結(jié)構(gòu)變化,改變膜表面與污染物間的范德華作用、靜電作用與極性作用,具有逆轉(zhuǎn)膜污染的潛力。XU制備了溫控響應(yīng)型納濾膜,通過溫控響應(yīng)型聚合物相變,在污染層與納濾膜間形成了緩沖層,強化了膜表面污染物的分離。

然而,前期研究側(cè)重于響應(yīng)型聚合物相變增效膜性能恢復(fù),面向納濾長期運行的非相變過程,響應(yīng)型聚合物對于膜污染的控制機制仍然不明。本研究以溫控響應(yīng)型聚合物為代表,制備溫控響應(yīng)型納濾膜。主要考察溫控響應(yīng)型聚合物對納濾膜分離性能的影響;在非相變條件下,測試溫控響應(yīng)型納濾膜對污染的控制效能;采用分子動力學(xué)模擬,解析溫控響應(yīng)型納濾膜的控污機制,為響應(yīng)型納濾膜的開發(fā)和應(yīng)用提供理論參考與支持。