在印染废水处理中，染料与无机盐的共存一直是治理难题。超滤膜只能去除大颗粒染料，聚酰胺界面聚合的传统纳滤膜通常具有致密的选择层，常常把染料和盐一并截留，其应用也受到界面分层等问题的限制。表面涂覆方法一定程度上可提升纳滤膜选择性，但在制备过程中易引起孔道堵塞及通量衰减；更复杂的膜制备工艺又难以规模化，且存在酸碱耐受性差的问题。因此，开发一种高通量、高选择性、耐极端环境并且相对容易工业化生产的疏松型纳滤膜，对印染废水治理和资源化利用具有重要意义。

  近日，电子科技大学材料与能源学院贾坤/刘孝波教授团队提出了一种金属离子介导的低温（sub-Tg）固态表面交联策略。该方法可将官能化聚芳醚腈（PEA）制成的超滤基底，通过铁离子（Fe3?）预交联与低温热处理，转化为兼具高分离性能与操作稳定性的疏松型纳滤膜（LNF）。相关成果以“Regulation of sub-Tg solid-state surface crosslinking of reactive polyarylene ether substrate into loose nanofiltration membranes for dyes desalination”为题，发表于环境领域国际权威期刊 Water Research 上。

图1. 官能化聚芳醚腈超滤基底热处理制备疏松纳滤膜机理图

  本研究首先从原料设计入手，对商业化双酚A型聚芳醚腈（PEN）进行大分子化学反应修饰，将其转化为同时含有偕胺肟基和羧基的反应性聚芳醚腈肟（PEA），使聚合物具备配位活性并具有更宽的分子量分布。如图1所示，在铁离子的配位作用下，采用简单的NIPS方法制备得到PEA超滤基底膜，但此阶段的膜尚不具备对染料的截留能力；随后对相转化超滤基膜进行一步法热处理即可获得适用于染料脱盐的疏松纳滤膜。研究表明，当在远低于聚合物Tg温度（170^oC）的130^oC热处理时，本体高分子量PEA仍处于链段运动冻结状态，使得相转化基膜的指状孔形貌得以维持；而基膜表面的低分子量PEA的链段已开始运动，在修复膜表面缺陷的同时进一步缩小了表皮层孔径，从而实现了对染料和盐的有效分离。

  如图2所示，在pH = 1-5和NaOH = 10-30 wt%等强酸碱条件下，最优条件下制备的PEA-2Fe-130膜经过7天浸泡后仍保持95%以上的染料截留率。进一步地，如图3所示，对PEA-2Fe-130膜的染料脱盐性能进行切向流长期稳定性评价，结果表明其在24 h连续运行后对染料的截留率始终保持在95%以上，而对无机盐的截留率低于10%，同时维持稳定的通量（40-50 L m?2 h?1 bar?1）。此外，经乙醇洗涤后的膜可直接进入下一循环使用，即使经过五次循环，其截留率和渗透率依然保持稳定，充分展示了其优异的稳定性与耐极端环境能力。

图2. 酸碱长时间浸泡染料截留稳定性表征

图3. PEA-2Fe-130膜切向流稳定性和循环使用性表征

  此外，该技术适配传统的卷对卷成膜工艺，并可通过调控胶液固含量与刮刀高度来精确控制分离层厚度，如图4所示，对后续规模化生产具有重要的指导意义。

图4. 卷对卷工艺制备的PEA-2Fe-130分离膜

  综上所述，作者通过简单的NIPS方法制备了超滤基底膜，再借助一步法低温热处理优化表皮层和孔道结构得到疏松纳滤膜，展现出高选择性和优异的耐极端环境能力。该研究提出的sub-Tg固态表面交联策略，不仅提供了一条简便可控、可规模化的高性能疏松纳滤膜制备路线，也为其他高分子分离材料的设计与应用提供了新的思路。该论文工作由电子科技大学先进功能高分子材料团队独立完成，论文第一作者是硕士研究生郝力博，通讯作者是贾坤教授和博士后谢俊妮，上述工作得到国家自然科学基金面上项目（22375030, 52173068），四川省科技计划项目（2024YFHZ0237, TB2024001）和吉安市科技计划（2024H-100219) 的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124502