分析测试中心助力我校孟凡刚/赵姗姗团队在高性能纳滤膜研究领域取得新进展

薄膜复合聚酰胺（TFC PA）纳滤膜因其优异的溶质-水和溶质-溶质选择性，在非常规水源（如废水、海水和微咸水）净化领域具有巨大应用潜力。然而，在传统界面聚合（IP）工艺中，胺类单体在多孔基底上分布不均，且扩散行为不可控，导致形成的PA层厚度大、孔径分布宽，存在透水性与选择性的权衡问题。同时，现有调控方法（如独立制膜、中间层构建或纳米材料添加）还存在机械强度不足、工艺复杂或与工业生产线兼容性差等局限。因此，开发一种简便、低成本且可规模化的IP过程调控策略，用于制备高性能纳滤膜，对解决水资源短缺问题具有重要意义。
 

近日，中山大学环境科学与工程学院、广东省环境污染控制与修复技术重点实验室孟凡刚教授及赵姗姗教授团队提出了一种基于木质素碱（LA）调控界面聚合（IP）过程的创新策略。此项研究利用木质素碱作为水相添加剂，通过调节界面聚合过程制备出具有超薄、高交联且皱化的聚酰胺层的纳滤膜。该膜展现出优异的透水性和离子选择性，为解决水资源短缺问题提供了一种经济高效的策略。

这项工作以《Lignin alkali regulated interfacial polymerization towards ultra-selective and highly permeable nanofiltration membrane》为题发表在国际知名期刊Nature Communications上。文章的第一作者是中山大学环境科学与工程学院、广东省环境污染控制与修复技术重点实验室张文天博士，我校孟凡刚教授、赵姗姗教授及香港大学汤初阳教授为文章的通讯作者。

图1 复合聚酰胺（TFC PA）纳滤膜的结构表征

（详见原文Figure 2）
 

该工作利用分析测试中心透射电子显微镜（Hitachi HT7800）及冷冻超薄切片机（Leica UC6/FC6）为该研究中薄膜复合聚酰胺（TFC PA）纳滤膜的结构解析提供了关键支撑（图1）。通过透射电镜（TEM）表征，直接观察到木质素碱（LA）调控界面聚合后形成的PA分离层具有超薄特性和中空皱褶结构。与传统C-TFC膜相比，LA-TFC膜的PA层厚度显著降低，且皱褶结构内部存在大量纳米级空隙，其中超薄PA层减少了水传输阻力，而中空皱褶结构增加了有效过滤面积。TEM结果与AFM的表面粗糙度分析相互印证，共同揭示了LA通过促进界面不稳定性调控PA层微观结构的机制，为高性能纳滤膜的结构-性能关系提供了直接的可视化证据。