異質(zhì)膜的制備、修飾及在海水淡化領(lǐng)域的研究進(jìn)展

陳 明, 鄭書昌

(中國聯(lián)合工程有限公司, 浙江 杭州310000)

海水淡化技術(shù)是去除海水中的鹽分和其他礦物質(zhì),生產(chǎn)出干凈可使用的淡水。 目前為止,相變化熱處理過程和膜過濾脫鹽是兩種最常見的海水淡化技術(shù)。 相比于膜分離技術(shù),熱處理方法能耗高,目前普遍使用的最有效的膜工藝為反滲透(RO)[1-2],該技術(shù)脫鹽率為99.60%。 反滲透膜是反滲透技術(shù)核心之一,它由具有多孔結(jié)構(gòu)的支撐層和頂部選擇性層組合的不對(duì)稱聚合物薄膜組成,現(xiàn)有的聚酰胺RO膜表現(xiàn)出高水鹽選擇性,但仍不能從海水和廢水中去除某些有毒有害成分。

近年來,許多學(xué)者通過選取不同的納濾膜材料,以期解決反滲透膜在高通量情況下的低脫鹽率問題。 當(dāng)物質(zhì)的傳輸通道尺寸縮小到納米級(jí)時(shí),連續(xù)動(dòng)力學(xué)等宏觀方面的理論已不適用,這是因?yàn)橥ǖ赖募{米級(jí)尺寸與空間位阻、范德華力、靜電力等作用力的作用范圍相當(dāng),流體的傳輸會(huì)產(chǎn)生超快的水分子傳輸、定向液體輸送、毛細(xì)作用誘導(dǎo)負(fù)壓等。 此外,受到電鰻神經(jīng)傳導(dǎo)、青蛙智能皮膚等一些自然現(xiàn)象的啟發(fā)[3-4],界面材料正在興起,成為近幾年的研究熱點(diǎn)。 不同材料、不同維度、不同方式組合成的復(fù)合異質(zhì)薄膜在一二價(jià)離子的選擇、有機(jī)物去除、單離子(硼、氟等)去除等方面展現(xiàn)出新奇的傳輸現(xiàn)象。異質(zhì)納米流體通道的研究對(duì)藥物研究、刺激響應(yīng)、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、離子門控、特異性離子分離、海水淡化等領(lǐng)域研究有促進(jìn)作用。

本文從材料種類、組成結(jié)構(gòu)等角度對(duì)異質(zhì)膜的構(gòu)建進(jìn)行總結(jié),分別用物理和化學(xué)方法對(duì)異質(zhì)膜傳輸通道的功能化修飾以及其修飾后展現(xiàn)的智能化傳輸進(jìn)行分析,并對(duì)現(xiàn)有的異質(zhì)膜調(diào)控策略進(jìn)行總結(jié),簡(jiǎn)述了近期異質(zhì)膜在海水淡化領(lǐng)域的研究進(jìn)展,并對(duì)未來異質(zhì)膜的設(shè)計(jì)進(jìn)行展望。

1 異質(zhì)膜的構(gòu)建

1.1 不同材料構(gòu)成的異質(zhì)膜

不同材料相互接觸時(shí)會(huì)在其交界面處展示出不同于材料本身持有的某種特定功能。 CHEN X P等[5]采用簡(jiǎn)單的物理方法將薄膜左側(cè)固定為聚二甲基硅氧烷修飾的超長(zhǎng)堿性氯化氫鎂納米線,右側(cè)為Co3O4納米針包覆的不銹鋼網(wǎng),形成的異質(zhì)薄膜表現(xiàn)出親油疏水側(cè)及親水疏油側(cè)兩種特性,集成的異質(zhì)膜對(duì)各種表面活性劑穩(wěn)定的水包油和油包水乳劑的分離通量為1 100～3 300 L/(m2·h),分離效率>99.0%,集成的這種雙面膜為應(yīng)用于含油廢水的處理提供了重要的潛力。

LIU T 等[6]以氧化石墨烯(GO)/碳化鈦(MXene)為1/4 的質(zhì)量比構(gòu)筑出非均相堆疊混合異質(zhì)膜,550 nm 復(fù)合膜相比于均質(zhì)膜表現(xiàn)出更大的水通量,對(duì)有機(jī)物的截留率超過99.5%。 FENG X F等[7]構(gòu)建還原氧化石墨烯(RGO)/聚多巴胺(PDA)/碳化鈦(MXene)層壓式復(fù)合膜,系統(tǒng)研究了MXene 含量對(duì)改性膜表面親水性、染料去除性和油水分離性能的影響,研究表明,該復(fù)合膜對(duì)亞甲基藍(lán)、甲基橙、甲基紅、剛果紅和伊文思藍(lán)的分離率大于96%,水通量大于200 L/(m2·h),對(duì)乳化液的油水分離率大于97%。 YANG G L 等[8]構(gòu)建一種碳化鈦(Ti3C2Tx)/氮化硼(BN)復(fù)合異質(zhì)的納米通道,具有良好的穩(wěn)定性和較低的內(nèi)阻,可以增強(qiáng)收集海河水鹽度梯度產(chǎn)生能量,含44 wt% BN 納米片的復(fù)合膜的輸出功率密度可達(dá)到2.3 W/m2,約為Ti3C2Tx膜的2 倍;此外,在336 K 下,輸出功率密度可進(jìn)一步提高到6.2 W/m2,并且可在321 K 下穩(wěn)定存在10 h,表明長(zhǎng)期在水溶液中具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,研究可為離子輸運(yùn)、能量轉(zhuǎn)換和其他納米流體應(yīng)用提供了參考。

1.2 不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成的異質(zhì)膜

對(duì)于異質(zhì)膜結(jié)構(gòu)研究,有從生物離子通道上得到啟發(fā)構(gòu)筑出錐形、啞鈴型、菱形等其他形狀的非對(duì)稱納米孔道,也有通過簡(jiǎn)單的堆疊將兩側(cè)具有不同結(jié)構(gòu)和特性的薄膜復(fù)合在一起。

LI Y N 等[9]采用離子刻蝕技術(shù)制備了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)錐形納米通道,并利用循環(huán)Ⅰ-Ⅴ測(cè)試系統(tǒng)地研究了離子在納米通道中運(yùn)輸?shù)那闆r,發(fā)現(xiàn)這種異質(zhì)的納米通道對(duì)二價(jià)、三價(jià)陽離子的傳輸展示出可逆和不可逆的電壓響應(yīng),揭示了開關(guān)閾值電壓的存在。 這種錐形PET 納米通道對(duì)離子的特異性調(diào)節(jié)為理解生物離子通道中的電壓門控行為提供了新的見解。

ZHANG X P 等[10]通過依次堆疊帶負(fù)電和帶正電的GO 納米片,制備出上下分層堆疊的異質(zhì)二維膜,并研究了異質(zhì)膜在電場(chǎng)、濃度差和水壓差三種不同類型驅(qū)動(dòng)力下,流體通過異質(zhì)納米膜產(chǎn)生的不對(duì)稱質(zhì)子傳輸現(xiàn)象,研究發(fā)現(xiàn)在三種驅(qū)動(dòng)力下,質(zhì)子輸運(yùn)的優(yōu)先方向總是相反,提升了薄膜在仿生能量轉(zhuǎn)換和化學(xué)傳感方面應(yīng)用。 JIA M J 等[11]基于手工剪紙技術(shù)制備出宏觀上形狀不對(duì)稱的GO 薄膜,發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜形狀不對(duì)稱時(shí),可在寬邊和窄邊間建立光誘導(dǎo)電位差,從而驅(qū)動(dòng)離子特異性跨膜傳輸,這種驅(qū)動(dòng)機(jī)制克服了位置特異性或非均勻照明的限制,在應(yīng)用于可控離子輸運(yùn)方向的可擴(kuò)展納米流體電路中展現(xiàn)了巨大的潛力。

WANG J 等[12]通過簡(jiǎn)單的上下分層堆疊制備出碳化鈦(Ti3C2Tx)/石墨相氮化碳(g-C3N4)異質(zhì)薄膜,實(shí)現(xiàn)了光電/光熱兩效應(yīng)的耦合,達(dá)到高效的光響應(yīng)離子輸運(yùn)功能。 在太陽光照射下,異質(zhì)通道中載流子在光的作用下被有效分離,形成的內(nèi)建電場(chǎng)促進(jìn)了納米通道中離子的選擇性傳輸;同時(shí),由于Ti3C2Tx單元的光熱轉(zhuǎn)換特性,在納米通道中同步形成溫度場(chǎng),離子在受限納米通道內(nèi)進(jìn)一步表現(xiàn)出了快速、主動(dòng)的響應(yīng)傳輸,在模擬海水/河水鹽差能回收效率研究中,異質(zhì)膜最大輸出功率為0.95 W/m2,是無光照時(shí)的2 倍,此外,在光照驅(qū)動(dòng)下,離子可實(shí)現(xiàn)從低向高的逆濃度傳輸,這些特征為海水、鹽湖鹵水和工業(yè)高鹽廢水的可持續(xù)利用提供了新的啟示,對(duì)環(huán)境、能源與資源領(lǐng)域等多個(gè)領(lǐng)域均具有重要意義。

2 異質(zhì)膜的功能化修飾

2.1 物理修飾

非對(duì)稱薄膜可以通過簡(jiǎn)易的物理方法制備得到,有物理氣相沉積、物理打孔、納米光刻技術(shù)、靜電紡絲技術(shù)等。

WU J 等[13]通過靜電紡絲技術(shù)制備出疏水性聚氨酯和親水性聚乙烯基醇的復(fù)合纖維素薄膜,通過調(diào)整親疏水性材料占比不同,選擇性控制水從親水側(cè)穿透,在疏水側(cè)被阻塞。 ZHU X B 等[14]通過層層自組裝方法構(gòu)建了三維/二維/GO 非均質(zhì)薄膜,將帶正電的吡啶片段引入到薄膜中,設(shè)計(jì)了一系列兩親性共聚物,與此同時(shí)也增強(qiáng)了薄膜的機(jī)械強(qiáng)度。通過調(diào)節(jié)環(huán)境pH 使膜表面潤(rùn)濕性和表面電荷發(fā)生變化,進(jìn)而對(duì)納米通道開關(guān)的智能化控制,通過調(diào)節(jié)共聚物的電荷密度,并將其安裝在濃度梯度驅(qū)動(dòng)的能量收集裝置上,功率可達(dá)到0.76 W/m2。

YANG H C 等[15]通過將聚丙烯(PP)多孔膜漂浮在多巴胺/聚乙烯亞胺溶液(PDA/PEI)的表面上,進(jìn)行不對(duì)稱修飾,利用PP 膜的固有疏水性,形成穩(wěn)定的空氣/水界面,暴露在空氣界面的PP 膜繼續(xù)保持疏水性,而PDA/PEI 則可以沉積在PP 膜表面上,表現(xiàn)出親水性。 這種修飾使得非對(duì)稱薄膜表現(xiàn)出超疏水疏氣性質(zhì),從而極大改善了氣/液傳質(zhì)效率。 通過這種簡(jiǎn)易的制備方法得到的非對(duì)稱薄膜是下一代曝氣器的理想候選材料,在氣體凈化方面表現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。

WANG Z X 等[16]使用膠帶剝離法制備出理化性質(zhì)不同的非對(duì)稱薄膜,使用膠帶從單寧酸(TA)和二乙烯三胺(DETA)修飾過的PET/聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合多孔膜中剝離PTFE 分離層,由于膜孔和膠帶之間存在氣/固界面,制備出的非對(duì)稱薄膜在油/水界面上具有單向水傳輸特性,可用于水滴收集和隨后的無損失傳輸。 同時(shí)也可以通過簡(jiǎn)單地調(diào)整涂層工藝來制備多功能的非對(duì)稱薄膜,通過添加磁性四氧化三鐵納米顆粒或修飾pH 響應(yīng)分子,制備具有磁性或pH 響應(yīng)性的多功能非對(duì)稱薄膜,可以選擇性地從油水混合液中收集水滴。 通過這種方便、有效、經(jīng)濟(jì)的策略有望大規(guī)模制備非對(duì)稱薄膜,集成水收集和去污,選擇性滲透等功能的同時(shí)進(jìn)行。

KAMALUDIN R 等[17]采用干濕紡絲法制備了含不同負(fù)載(2.5 wt%～7.5 wt%)氧化鋅(ZnO)納米顆粒的聚偏二氟乙烯(PVDF)中空纖維膜,ZnO/PVDF 中空纖維膜中的ZnO 納米粒子負(fù)載顯著提高了膜的親水性和平均孔徑,使其表現(xiàn)出良好的純水通量性能。 其次,在膜表面摻入ZnO 可以防止引起生物污垢的細(xì)菌粘附在膜上,ZnO/PVDF 膜對(duì)牛血清白蛋白(BSA)的截留率為93.4%±0.4%,通量回收率為70.9%±2.1%。 結(jié)果表明,抗菌ZnO/PVDF中空纖維膜在廢水處理中可以起到減少生物污染的作用。

2.2 化學(xué)修飾

薄膜固有的官能團(tuán)為其多功能改性提供了可能,為利用共價(jià)鍵合、聚合物接枝等方法做好準(zhǔn)備,近些年也有許多學(xué)者通過化學(xué)氣相沉積、等離子體誘導(dǎo)接枝聚合等非化學(xué)鍵合的方法使薄膜具備新的功能,通過將不同化學(xué)修飾方法得到的均質(zhì)膜進(jìn)行耦合,可以達(dá)到不同的效果。

LI W 等[18]利用聚吡咯(PPy)電化學(xué)聚合對(duì)氧化鋁(Al2O3)納米孔陣列進(jìn)行部分改性,得到了不對(duì)稱分布的混合納米通道,通過調(diào)節(jié)pH,有效控制Al2O3和PPy 的質(zhì)子化和去質(zhì)子化,達(dá)到離子整流的效果。 此外,利用光與質(zhì)子協(xié)同作用在PPy 層中產(chǎn)生的空穴(正電荷)進(jìn)一步調(diào)節(jié)通過納米通道的離子數(shù)量, 產(chǎn)生光響應(yīng)的離子電流。 這種PPy/Al2O3混合納米通道同時(shí)具有PPy 的光電性能和Al2O3的高機(jī)械性能,為智能納米通道系統(tǒng)的創(chuàng)建提供了平臺(tái)。

WU K 等[19]通過偶聯(lián)反應(yīng)將乙二胺固定在PET 納米通道表面,利用乙二胺和甲醛之間的親核加成反應(yīng),控制甲醛含量的增減控制納米通道的開關(guān)狀態(tài)。 此外,由于膜具有豐富的納米通道,乙二胺修飾后的納米膜可容納大量的甲醛,從而達(dá)到在復(fù)雜基質(zhì)中具有去除甲醛的能力。

ZHANG Z 等[20]通過刻蝕技術(shù)將共聚物薄膜與聚苯乙烯-4-乙烯基吡啶結(jié)合在一起,形成不對(duì)稱多孔聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜,該薄膜對(duì)陰離子具有獨(dú)特選擇性,將此非均質(zhì)膜應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換收集裝置,可以收集儲(chǔ)存在電化學(xué)濃度梯度中的能量。不對(duì)稱雙極結(jié)構(gòu)消除了傳統(tǒng)反電滲析中普遍存在的濃差極化現(xiàn)象,大大提高了輸出功率密度。

GU J C 等[21]利用碳納米管上的-OH 或-COOH基團(tuán)作為光活性位點(diǎn)與聚苯乙烯等疏水聚合物(如聚苯乙烯(PS))共價(jià)結(jié)合,制備了異質(zhì)超疏水膜,可以吸收多種有機(jī)溶劑,最大吸附能力可達(dá)其自身重量的270 倍,即使經(jīng)過10 次重復(fù)分離實(shí)驗(yàn),也能保持高吸附能力和穩(wěn)定的可回收性。 此外,該異質(zhì)膜可有效分離表面活性劑穩(wěn)定的水油乳劑,其分離的油純度大于99.94%,水通量高達(dá)50 000 L m2/(h·MPa)。 這種薄膜的高吸附能力、顯著的可回收性和耐久性使其具有潛在的應(yīng)用前景,有望成為工業(yè)和環(huán)境保護(hù)材料。

3 異質(zhì)膜在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用

從20 世紀(jì)60 年代我國首次研發(fā)成功高性能的醋酸纖維不對(duì)稱反滲透膜至今,膜分離技術(shù)應(yīng)用于海水淡化已經(jīng)數(shù)見不鮮,但在海水淡化技術(shù)逐漸推廣的同時(shí),也面臨著技術(shù)參數(shù)提高與創(chuàng)新處理路徑等問題,像如何更高效地去除海水中的一價(jià)二價(jià)無機(jī)鹽、重金屬離子、有毒有機(jī)物、病菌等,而近幾年興起異質(zhì)薄膜應(yīng)用于海水淡化技術(shù)能夠很好地突破瓶頸。

REN F F 等[22]通過激光鉆孔技術(shù)和選擇性表面疏水改性,制備了一種具有雙梯度錐形微孔排列的單層疏水/親水異質(zhì)鋁膜,并將其應(yīng)用于霧集水裝置。 與單一的超親水及超疏水膜相比,異質(zhì)鋁膜的水收集效率增強(qiáng)了209%,收集后水再蒸發(fā)率降低了75%,這是由于薄膜正反兩側(cè)親疏性質(zhì)差異對(duì)液滴特異性傳輸和薄膜錐形形態(tài)的拉普拉斯驅(qū)動(dòng)力共同作用所導(dǎo)致,當(dāng)錐形微孔充滿水時(shí),錐形微孔頂端呈半球形狀,錐形微孔基部呈平坦?fàn)睢?此外,水霧初始接觸的頂面可以長(zhǎng)時(shí)間保持干燥狀態(tài),這與微孔面積與膜面積比小及膜表面的疏水性有關(guān),進(jìn)而使收集得到水的蒸發(fā)率降低。

ZHANG L B 等[23]制備了基于聚吡咯涂層不銹鋼網(wǎng)的界面太陽能加熱的自愈合疏水光熱異質(zhì)膜,通過控制膜的表面潤(rùn)濕性,使膜能夠自發(fā)地停留在水-空氣界面,并保證與水表面有足夠的接觸時(shí)間,從而在太陽照射下精確加熱界面水,此時(shí),水的蒸發(fā)速率可以顯著提高。 此外,膜上最外層損傷的正烷基硅烷官能團(tuán)能自主恢復(fù)其疏水性,太陽光照射也能加速其自我修復(fù)。 這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)和制造下一代太陽能加熱系統(tǒng)提供了一條新的途徑,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,有助于解決淡水和能源問題。

WEN Y 等[24]通過增強(qiáng)金屬-有機(jī)框架(MOF)納米片的界面聚合,開發(fā)了一種超選擇性聚酰胺(PA)膜,在水/己烷界面上,水平排列的MOF 加速了二胺單體的傳遞,最終導(dǎo)致形成了褶皺且超薄的PA 薄膜,厚度約為5 nm,交聯(lián)度高達(dá)98%的PA 膜在保證高水通量的同時(shí)具有卓越的脫鹽性能,并對(duì)硼和N-二甲基亞硝胺的截留率超出90%,為進(jìn)一步研究海水淡化反滲透膜打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

WANG Y 等[25]制造了基于環(huán)糊精(CD)的PV膜,通過調(diào)節(jié)親水性和聚合物間的鏈條距離,開發(fā)了分子水平調(diào)控策略來制備PV 膜,用于低溫海水淡化。 水解聚丙烯腈(HPAN)/CD-PV 膜的聚合物間鏈的距離短, 在 25℃處理海水時(shí)的通量為15.0 kg/(m2·h),脫鹽率為99.98%。 此外,在長(zhǎng)達(dá)120 h 的連續(xù)處理海水情況下,處理水平穩(wěn)定。該研究可為光伏膜的開發(fā)提供指導(dǎo),對(duì)于海水或高鹽度水的凈化有益。

YANG Y M 等[26]通過真空抽濾將Ti3C2Tx納米片與多壁碳納米管混合液附著在成品醋酸纖維脂膜上,通過真空干燥形成二維/一維異質(zhì)薄膜。 在此研究中,一維多壁碳納米管以二維Ti3C2Tx納米片為載體,形成二維/一維異質(zhì)雜化光熱膜。 由于二維/一維異質(zhì)結(jié)構(gòu),能更有效地吸收寬帶太陽能,水傳輸和蒸汽逸出更加便捷。 優(yōu)化后的太陽能蒸發(fā)速率為1.55 kg/(m2·h),相應(yīng)的光蒸汽轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到90.8%,其中光吸收、輸水和蒸汽逸出能力相比于Ti3C2Tx原狀薄膜顯著增強(qiáng)。

WANG L L 等[27]通過構(gòu)建GO/層狀雙氫氧化物/GO 夾心式異質(zhì)薄膜,這種上下異質(zhì)的薄膜對(duì)高濃度NaCl 鹽溶液的截留率約為95.2%,水通量為2.1 L/(m2·h)。 此外,基于滲透?jìng)鬏斞b置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能,異質(zhì)薄膜至少可以正常工作48 h。 LI Z J等[28]根據(jù)靜電吸引作用采取真空抽濾法制備GO與質(zhì)子化g-C3N4復(fù)合的雜化膜。 由于g-C3N4不含任何化學(xué)物質(zhì),紫外光照射下其層間間距下降,抑制了GO/g-C3N4異質(zhì)膜的膨脹效應(yīng),減弱了異質(zhì)膜對(duì)水化離子的靜電篩分作用,在保持適當(dāng)?shù)乃客瑫r(shí),對(duì)NaCl 的截留率為67.5%,Na2SO4的截留率為89.2%,表現(xiàn)出了良好的截留能力。 另外,GO/g-C3N4膜具有良好的長(zhǎng)期抗氧化和抗壓穩(wěn)定性。 該研究為制備碳基膜應(yīng)用于海水淡化提供了參考價(jià)值。

WANG J 等[29]利用可高效化學(xué)改性的Ti3C2Tx構(gòu)建表面電荷左右異質(zhì)的非對(duì)稱薄膜,在偏置電壓下,研究離子在三截面Ti3C2Tx膜中的輸運(yùn)行為,從中觀察到異質(zhì)膜的類二極管的離子輸運(yùn)特性,其對(duì)MgCl2的離子整流比達(dá)到32.3。 此外,借助數(shù)值模擬辦法,基于Poisson-Nernst-Plank 方程,通過耦合稀濃度離子傳遞場(chǎng)和靜電場(chǎng)仿真模擬離子在異質(zhì)納米通道中傳輸行為,揭示離子的特異性傳輸歸因于異質(zhì)膜表明所帶電荷不同,當(dāng)在正向偏置電壓下,異質(zhì)膜中間不帶電區(qū)域收集到“去離子水”,對(duì)NaCl 的理論截鹽率約為90%。 該研究為異質(zhì)納米通道的設(shè)計(jì)提供了新視角,為離子篩分、能量轉(zhuǎn)換和海水淡化提供了新機(jī)遇。

4 總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)

本文就異質(zhì)膜的構(gòu)建、功能化修飾及其在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。 異質(zhì)膜既可以通過簡(jiǎn)單的物理方法將具有特異性功能的均質(zhì)膜堆疊復(fù)合而成,也可以通過化學(xué)方法將響應(yīng)分子固定在膜表面,從而在外界刺激下展現(xiàn)出新的傳輸現(xiàn)象。 從自然界的一些自然現(xiàn)象得到啟發(fā)制備而成的異質(zhì)膜,可成熟地應(yīng)用于生物分析領(lǐng)域,包括DNA、質(zhì)子、蛋白質(zhì)、細(xì)胞等的檢測(cè),再到能量轉(zhuǎn)換、能源回收和海水淡化,可以看出異質(zhì)膜在定向傳輸、智能開關(guān)、特異性識(shí)別等傳輸過程中具有較高的研究?jī)r(jià)值。

4.2 展望

盡管異質(zhì)膜在海水淡化領(lǐng)域的研究成果逐年遞增,但仍存在一些未解決的問題。 例如,根據(jù)不同的制造方法,異質(zhì)膜在兩個(gè)部分之間有一個(gè)明確的邊界,或沿著厚度不同其性質(zhì)會(huì)有一個(gè)梯度變化,不同構(gòu)型對(duì)傳輸行為和性能的影響值得進(jìn)一步研究;雖然定向傳輸可以改善過濾過程中的水通量,但當(dāng)疏水側(cè)朝向進(jìn)料時(shí),膜表面容易被污染,而當(dāng)親水側(cè)朝向進(jìn)料時(shí),定向傳輸增加了膜阻力;異質(zhì)薄膜在應(yīng)用于一些極端條件時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)損失不可逆等情況;薄膜在工業(yè)制備中耐污染效果較差,使用次數(shù)較少,成本較高等。 此外,為了深入地探索海水、廢水在異質(zhì)膜傳輸通道中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理,需要研究者們積極利用數(shù)值模擬軟件結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果挖掘傳輸機(jī)理;構(gòu)建一種制備簡(jiǎn)單、膜的界面相容性更好、功能調(diào)控更便捷、機(jī)械性能更優(yōu)異的異質(zhì)膜還亟待各位研究學(xué)者的共同努力。