聚电解质中空纤维纳滤膜在氯暴露下的性能演变：机制与应用启示

《Environmental Science & Technology》：Performance Evolution of Polyelectrolyte Hollow Fiber Nanofiltration Membranes under Chlorine Exposure: Mechanisms and Insights for Application

　　本研究系统探究了聚电解质多孔空心纤维膜（PEM HF）纳米过滤膜在次氯酸钠暴露下的结构演变与性能变化规律，发现阳离子层优先发生氯代、水解及链断裂，导致膜孔径扩大、表面粗糙度增加及负电荷增强，从而提升水通量但降低小分子有机物和二价离子的截留率。实验表明降解遵循伪一级动力学，氯浓度影响显著，并指出含季铵基团的聚电解质更耐氯腐蚀，为开发抗氯降解的PEM膜及工艺优化提供理论依据。

　　

聚电解质多层中空纤维（PEM HF）纳滤膜因其良好的抗污染性能和可反冲洗性，已成为饮用水处理领域的有前景的选择。然而，它们在次氯酸钠（NaClO）作用下的多尺度降解机制尚未得到充分研究，这限制了材料的改进和操作技术的创新。本研究系统地分析了PEM HF膜在不同浓度和持续时间下NaClO作用下的结构和性能变化。研究发现，NaClO主要攻击阳离子聚（烯丙胺盐酸盐）层，导致该层发生氯化、水解和链断裂，最终使其脱离，从而使阴离子聚（苯乙烯磺酸盐）层逐渐暴露。这些变化使膜表面变得粗糙，孔径增大，表面电荷变得更负，从而提高了水的渗透性，但显著降低了小分子有机物和二价阳离子的去除效率。膜降解遵循伪一级动力学规律，在NaClO作用初期功能退化更为迅速，且氯浓度对降解的影响大于作用时间。此外，含有季铵基团的聚阳离子比富含胺基团的聚阳离子具有更强的耐氯性，因此被推荐用于开发化学稳定性更强的PEM膜。本研究深入探讨了PEM膜在氧化应力下的结构-性能关系，并为将纳滤工艺与氯化处理相结合提供了理论依据。