材料分析与应用8月15日讯：1成果简介：

膜分离技术具有能耗低、环境友好和易操作等优势，已广泛应用于能源和环境领域。核心膜材料决定着分离过程的经济性，氟化膜近些年逐渐兴起，引起业界广泛的关注；氟原子因极高的电负性，使得氟官能团往往具有特殊的物化性质，特别在分离膜抗污染性、超疏水性和化学稳定性等方面极具优势。本文，北京化工大学秦培勇教授、司志豪副教授团队在《Industrial & Engineering Chemistry Research》发表名为“Fluorinated Membranes for Liquid Separation: A review”的综述，硕士研究生桑超和姚淞元为本文共同第一作者。结合团队前期针对氟化膜的研究基础（Desalination 2023, 567, 116957-116969; Green Chem. 2021, 23, 7053-7064; J. Membr. Sci. 2022, 661, 120920-120931; Sep. Purif. Technol., 2022, 284, 120255-120265; Sep. Purif. Technol., 2020, 235, 116144-116151; Chem. Eng. Res. Des., 2021, 168, 13-24等）, 详细阐述了氟化膜结构设计与制备、功能化改性和液体分离性能之间的关系，涉及渗透汽化、纳滤、反渗透、膜蒸馏和油水分离等应用，指出了氟化膜材料在制备与应用过程中存在的问题，为进一步强化其在膜分离领域的应用提供参考。

2图文导读：  

图 1. 膜分离与其他分离技术的优缺点对比。

图 2. 近十年有关氟化膜发文的趋势图。

2.1 结构设计

氟化膜的结构设计包括：（1）含氟聚合物/单体共聚，即通过含氟聚合物/单体共聚在聚合物膜中引入含氟基团，利用其低极化性和高交联密度创造有效的传输通道，以增强膜的防污性、抗膨胀性和热稳定性，从而提高液体分离性能的战略性方法。；（2）含氟纳米粒子共混，即通过将氟化颗粒与膜材料结合，利用其优异的耐化学性、热稳定性和高渗透性，以提高膜的分离性能和长期稳定性的策略。（3）合成后改性，即通过在膜表面进行氟化处理，降低表面能并增加疏水性，从而提高膜的分离性能、稳定性以及抗污染能力的制备策略。

2.2 分离应用

氟化膜的分离应用包括：（1）渗透汽化，氟烷基链具有高疏水性和低极化率，既可提升渗透汽化膜对有机物的优先吸附性，又可降低污染物在膜表面的粘附力，其刚性结构产生的空间位阻有效释放传质空间，克服了分离性能和抗污性能之间的trade-off效应；广泛应用于生物燃料和VOCs回收等领域。（2）纳滤，氟化纳滤膜在染料废水处理和脱盐领域的优势主要体现在其卓越的化学和热稳定性，这使得它们能够在恶劣的化学和温度条件下保持性能，提升的抗污染性可减少膜清洗频率和维护成本。（3）反渗透，含氟官能团可显著降低反渗透膜表面能，减少污垢的沉积，特别在高氯暴露等苛刻条件下，可以实现高盐排斥率和运行稳定性；广泛应用于海水淡化等领域。（4）膜蒸馏，氟化膜蒸馏膜可在极端条件下如高温和强酸强碱环境中保持高稳定性，不牺牲通量或盐阻隔能力，为可持续的水处理技术提供了有效解决方案，广泛应用于海水淡化等领域。（5）油水分离，高化学稳定性和超疏水性使油分子易于通过而水分子被有效拦截，氟化膜具备出色的机械强度和热稳定性，易于清洁和再生，提高了分离过程的可持续性和经济性。

3小结：

氟化膜材料在液体分离领域发挥着重要的作用，其优异的化学稳定性、热稳定性和抗污染性能显著提升现有分离膜的使用寿命；高疏水性和官能团刚性有效重构传质路径、提升分子渗透性。同时，本文还提到氟化膜材料在合成和应用过程中可能会发生氟逃逸至外界，造成环境污染，因此未来氟化膜将朝着膜材料的可持续性方向延伸、发展。

文章信息

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.4c01877