最新 Nature Water！用于先进水处理的可规模化催化纳滤膜
1、本文要点
商业纳滤和反渗透膜在去除中小性有机污染物方面存在固有缺陷。本研究受生物机理启发，设计了一种催化纳滤膜，通过将高级氧化工艺与纳滤技术协同结合，实现了对从盐离子到小分子有机污染物的近乎完全去除，攻克了纳滤和反渗透膜的技术瓶颈，标志着膜技术的重大突破。研发的催化纳滤膜利用浓度极化现象，使过一硫酸盐在膜表面浓度提升6.9倍，从而显著加速其活化反应速率。将催化剂限域在纳米级孔道内极大提升了催化活性。同时，膜的小孔径特性（<1.2 nm）可有效截留天然有机物和催化过程中产生的盐分，最大限度降低天然有机物在活性层的干扰，避免盐分二次污染，显著减少其对污染物氧化转化过程的影响。经优化的催化纳滤膜展现出卓越的污染物去除效能，在连续错流过滤500小时后仍保持近100%的去除率，并通过卷对卷工艺实现工业化规模制造，充分展现了其实际应用的巨大潜力。
2、图文导读
3、结 论
作者开发了一种新型催化纳滤膜制备方法，通过硫醇锚定还原法将单原子催化剂涂覆于纳滤膜上。这种仿生设计的催化纳滤膜在去除盐分及中小性有机污染物方面表现出卓越性能。此外，作者首次对膜表面附近局部氧化剂浓度升高和快速反应动力学的机理进行了详细阐释，并将其归因于浓度极化现象。该膜凭借其小孔径产生的空间位阻效应，展现出优异的抗干扰能力。通过卷对卷工艺实现膜制备的规模化放大，并在实际膜组件中验证其性能，充分证明了该技术的实用性和可扩展性。调整制备参数以优化膜性能是未来发展的关键方向，有望进一步提升催化纳滤膜的效能和多功能性。这种同步优化反应活性和选择性的创新方法，为功能化纳滤膜的设计开发确立了新标杆。
