新型氯离子选择性膜研究获进展
文章导读
当你在处理盐湖卤水或高盐废水时，是否总觉得离子分离效率上不去？传统膜材料要么通量够但选择性差，要么反过来，始终逃不出“顾此失彼”的怪圈。我们拆解了上百种膜技术路线后发现，问题不在于材料本身，而在于界面电荷的失控——多数研究忽略了一个关键细节：氯离子与碳酸根的竞争吸附，其实可以通过电荷环境精准调控。中国科学院青海盐湖研究所最新提出的SPES@HMO膜，用HMO纳米颗粒实现了“电荷屏蔽效应”，在保持氯离子高速通过的同时，选择性飙升至近1300。这一突破究竟是如何打破传统荷电膜物理极限的？背后的协同机制，可能正在改写高盐体系分离的技术规则。
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盐湖卤水及含盐废水的高效离子分离是实现盐化工产业绿色转型的关键技术。传统有机聚合物荷电膜在高盐体系中易受浓度极化影响，而引入无机填料虽可提升传质效率，却因界面缺陷导致选择性下降，难以同时满足高离子通量与高选择性的需求。
近期，中国科学院青海盐湖研究所研究团队提出”电荷屏蔽效应”设计策略，开发出SPES@HMO氯离子吸附膜。该膜通过水合锰氧化物（HMO）纳米颗粒调控界面电荷环境，结合磺化聚醚砜（SPES）基质的电荷排斥特性，构建了静电调控与竞争吸附协同作用机制。实验表明，在Cl–与CO32-分离测试中，膜材料在维持1.30×10-3mol·m-2·min-1氯离子通量时，选择性达1295.36。
该技术通过SPES基质的磺酸基团与HMO颗粒的协同作用，有效解决了传统膜材料在高盐体系中的选择性—通量平衡难题。研究成果为盐湖资源高纯产品开发提供了新路径，同时在工业废水处理和海水淡化等领域具有应用潜力。
相关研究成果以Shielding Effect-Induced Enhancement of Chloride Ion Transport in Manganese Oxide Mixed Matrix Membranes for Efficient Separation为题，发表在《水研究》（Water Research）上。研究工作得到国家自然科学基金、青海省自然科学基金及中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。
“电荷屏蔽效应”设计策略
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这选择性数据有点夸张啊，真有这么高？