随着全球工业化进程的持续推进,工业废水年产生量已达约3800亿立方米,其中含有大量成分复杂、腐蚀性强的高碱性废水(pH > 9),广泛来源于造纸、纺织、石化、光伏及电子等行业。对于这些碱性废水的处理,目前普遍采用的酸碱中和、氧化沉淀等传统处理方法,不仅运行成本高、能耗大,还易导致二次污染与资源浪费,难以满足可持续发展的需求。膜分离技术,尤其是纳滤,因其高效、节能的特点被视为理想的替代方案;然而,传统聚酰胺纳滤膜在强碱环境中易受氢氧根离子(OH⁻)的亲核攻击而发生酰胺键水解,造成膜结构破坏与性能衰减,严重制约了其在极端碱性条件下的实际应用。尽管近年来耐碱纳滤膜的研究取得显著进展,部分产品已实现商业化,但在单体选择、结构设计、制备工艺、过程耦合、经济性评估以及行业应用等方面,仍缺乏系统性的理论指导与应用参考。
基于此南京工业大学孙世鹏教授团队在《Progress in Materials Science》上发表题为“Alkali-resistant nanofiltration membranes: materials, mechanisms, applications, and perspectives”的综述文章,系统梳理了耐碱纳滤膜的研究进展。文章首次从材料化学结构出发,将耐碱纳滤膜的选择层系统划分为三嗪环类、聚脲类、聚胺类、聚电解质类、改性聚酰胺类、共价有机框架类及其他类型,并深入阐述了各类膜的耐碱机制与结构-性能关系。同时,汇总了KOCH MPS-34、UNISOL AMS-B、VONTRON Alkalistab-NF、WEIHUA MNF-B等主流商业产品的关键性能参数与碱耐受极限 (表 1)。除此之外,文章还全面分析了耐碱纳滤膜在造纸黑液处理、纺织丝光废水回收、电子化学品纯化等传统与新兴工业场景中的应用。基于对当前材料体系与制备工艺的评估,文章进一步指出了耐碱纳滤膜在协同提升渗透性、选择性与稳定性方面所面临的挑战,并提出了通过材料设计、工艺优化与动态评估体系构建来推动技术从实验室走向产业化的核心方向。该综述不仅为研究人员提供了创新的理论指导与技术路径,也强调了耐碱纳滤技术在实现工业碱性废水高效净化与资源回用、推动绿色可持续发展中的关键作用。该文章第一作者为南在旭博士研究生,通讯作者为曹雪丽副教授,孙世鹏教授。
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