四川
水资源短缺与水体中微量有机污染物（如抗生素）的污染问题日益严峻。纳滤（NF）作为一种低压、高水通量的膜分离技术，在饮用水净化与废水深度处理领域展现出广阔前景。然而，传统薄层复合聚酰胺纳滤膜长期受制于"渗透性-选择性"权衡效应：提高脱盐率往往意味着水通量的大幅下降。近年来，在中间层调控界面聚合（IP）过程成为突破该瓶颈的有效途径，但常规中间层会作为永久性结构残留在膜内，引入额外水力阻力，部分抵消聚酰胺层减薄带来的通量增益。因此，开发兼具动力学调控功能与低阻力特征的新型中间层策略，对高性能纳滤膜的规模化制备至关重要。
基于以上研究背景，华北电力大学环境科学与工程系苑春刚/郭世伟团队在前期聚酯纳滤膜研究基础上（Desalination, 2024, 589: 117961; React. Funct. Polym., 2025, 216），首次提出了一种基于焦性没食子酸（PG）与均苯三甲酰氯（TMC）的瞬态聚酯中间层策略，用于调控哌嗪（PIP）-TMC界面聚合过程，实现抗生素的高效截留。相关研究成果发表在国际期刊《Separation and Purification Technology》（Enhancing nanofiltration performance via a transient interlayer during interfacial polymerization: improved rejection of representative antibiotics, DOI: 10.1016/j.seppur.2026.139515）。
研究团队发现，该PG-TMC中间层并非传统意义上的永久屏障，而是作为一种“临时调控支架”：一方面通过氢键锚定与物理位阻效应抑制PIP单体向支撑膜孔内的扩散（分子动力学模拟显示PIP自扩散系数降低约46%），压缩界面反应区；另一方面，在聚酰胺层形成后，该中间层在水环境中发生部分水解与结构解体，避免形成致密的永久性传质障碍。这一动力学抑制机制使得聚酰胺选择层显著减薄（从83 nm降至约60 nm）、表面更光滑（粗糙度Rq从33.3 nm降至25.6 nm），且孔径分布更均匀、缺陷密度大幅降低。
性能测试表明，优化后的膜（0.5 wt% PG）纯水渗透性从11.4提升至18.7 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹，增幅约64%，同时保持高Na₂SO₄截留率（95.0%）。更值得关注的是，由于孔径分布窄化与缺陷减少，膜对代表性抗生素的截留能力显著增强：头孢氨苄截留率从82.6%跃升至95.0%，四环素、青霉素G等药物截留率亦有明显提升。在长达32小时的连续错流运行中，膜性能保持稳定；循环污染-清洗实验证实，通量提升并未以牺牲抗污染性能为代价，改性膜展现出更优的通量恢复特性。
与常规永久性中间层（如MOFs、MXene、CNTs等纳米材料）相比，该瞬态中间层策略具有显著的成本与工艺优势：PG与TMC均为市售大宗化学品，无需复杂合成与纯化；浸涂工艺与现有界面聚合生产线完全兼容，无需额外设备投入，为高性能纳滤膜的规模化制备提供了低成本路径。
该研究得到国家自然科学基金（No. 22208091）、河北省自然科学基金（No. B2022502009）及中央高校基本科研业务费资助。第一作者为华北电力大学环境科学与工程系郭世伟副教授，通讯作者为苑春刚教授。
第一作者 郭世伟 博士
华北电力大学环境科学与工程系，副教授，硕士生导师。2021年毕业于中科院过程所万印华课题组，师从罗建泉研究员，主要从事分离膜材料和膜过程工艺的科研工作，包括超滤/纳滤/反渗透膜的制备和性能调控、智能响应纳滤膜的制备与应用、水处理和物料分离中的膜过程工艺研究。主持国家自然科学基金、河北省自然科学基金等多项科研项目，第一作者/通讯作者身份发表SCI论文30余篇，北京膜学会理事，燕赵人才A卡获得者。B站UP主，粉丝近万（账号名称：科研工作者郭老师）；创办“环化生材”公众号，粉丝近万。
联系邮箱: guoshiwei1991@foxmail.com
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