近日，清华大学环境学院黄霞教授团队在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Salting-Out Effect-Enhanced Organics Adsorption Diminishes the Chloride/Sulfate Separation Selectivity of Nanofiltration Membranes For High Salinity Wastewater”的研究论文，揭示了高盐溶液中纳滤过程中有机物吸附对Cl-/SO42-分离性能的深层影响机制。研究基于静态吸附实验，阐明了不同盐度溶液中不同类型有机物在纳滤膜聚酰胺分离层中吸附的主导机制的根本性变化。研究揭示了高盐废水中共存有机物对纳滤膜截留性能与微观结构的不利影响，探讨了对盐和有机物进行预分离对于延长纳滤膜使用寿命、提高资源化产品品质的潜在价值。研究成果深化了对高盐有机溶液中纳滤过程的科学认知，为纳滤单元的优化设计以及工业零排放系统经济性的提升提供了重要的理论支撑与实践指导。

纳滤膜因其适宜的孔径和可调控的荷电性质，展现出优异的溶质分离性能，在煤化工废水零排放系统的分盐处理单元得到了广泛应用。其分离效能直接关联资源化产品的品质与系统的经济可行性。然而，煤化工废水中种类复杂、浓度较高的难降解有机物严重制约了纳滤膜的长效运行。针对这一关键科学问题，本研究采用实际煤化工废水反渗透浓水和模拟高盐含有机物配水，系统评估了纳滤过程高盐溶液中有机物对商品纳滤膜（DK和XC-N）Cl-/SO42-分离性能的不利影响。基于静态吸附实验，深入解析了不同盐度下有机物在聚酰胺层吸附驱动力的根本性转变，阐明了吸附行为诱导的膜微观特性演变（电荷衰减与膜孔溶胀），探讨了盐/有机物预分离策略对于维系膜分离效能及保障分盐纯度的潜在价值。该工作为纳滤单元优化设计以及零排放系统经济性提升提供了重要理论支撑。

本研究聚焦于纳滤过程中不同荷电性质与疏水性的小分子有机物对纳滤膜分盐效能的不利影响，揭示了不同盐度条件下有机物吸附机制的显著差异。在低盐环境中，有机物的吸附行为受有机物-聚酰胺层之间的静电相互作用主导；而在高盐环境下，由于盐析效应的增强，有机物-聚酰胺层之间的非静电相互作用主导了有机物的吸附过程。值得关注的是，在高盐溶液中，荷负电纳滤膜不仅会吸附荷正电有机物，对中性及荷负电有机物同样存在较强的吸附作用，导致膜表面负电荷密度下降，且该吸附行为随有机物或膜自身疏水性的增强而加剧。此外，小分子有机物可渗透进入聚酰胺层并引发塑化效应，削弱链间氢键网络，诱导膜孔溶胀。上述膜性能的劣化共同导致了Cl-/SO42-分离效能下降。因此，在实际分盐过程中，提升聚酰胺层亲水性，或者从根本上在Cl-/SO42-精准分离前添置盐/有机物分离单元，对于强化纳滤的离子选择性、提升零排放系统中盐产品的纯度至关重要。

本项目得到了国家自然科学基金委的资助。