研究概述
反渗透（RO）膜用于工业废水处理时寿命只有几个月，而用于海水淡化则需要几年，这大大增加了RO的维护成本。
2025年1月3日，天津工业大学胡云霞研究员团队在国际顶级期刊Nature Water发表题为《Methylation of reverse osmosis membrane for superior anti-fouling performance via blocking carboxyl groups in polyamide》的研究论文。
为了提高RO膜的分离和防污性能，从而延长RO膜的使用寿命，作者开发了一种创造性的策略，通过在界面聚合过程中将气态二甲胺分子接枝到RO膜的聚酰胺（PA）上以实现其甲基化。
二甲胺接枝的RO膜实现了3.84 L m−2h−1bar−1的高水渗透系数和99.05%的高NaCl截留率，并对小有机带电污染物表现出前所未有的防污性能，超过了其他报道的防污膜和著名的商用防污RO膜（DuPont FilmTec Fortilife CR100）的上限阈值。
展开剩余67%实验结果和分子动力学模拟结果均表明，与原始PA相比，甲基化PA对小带电有机污染物的吸收能力更弱，降低了污染物的面密度和堆积松散程度，并且在PA内部的穿透深度更浅。
作者的工作表明，避免污染物渗透到 PA 内部并防止污染物堵塞PA孔对于提高RO膜的抗污染能力至关重要。
这项工作利用分子动力学模拟从分子水平对RO膜污染机制提出了新的看法，并开发了一种简单有效的甲基化方法来增强RO膜对小带电污染物的抗污染性。
图文解读
图1：DMA改性反渗透膜的制造和表征
图2：膜表面形态、表面特性和分离性能
图3：原始和DMA改性RO膜的防污性能
总结展望
作者开发了一种创造性的策略，将反渗透膜甲基化，实现了高水渗透率（3.84 L m-2h-1bar-1）和高NaCl去除率（99.05%）的卓越分离性能，并且对小有机带电污染物具有前所未有的抗污染性能，严重威胁到用于废水处理的反渗透膜的使用寿命。
研究表明，避免污染物在PA内部的渗透和防止污染物堵塞孔道是提高反渗透膜抗污染性能的关键。通过分子动力学模拟，从PA和污染物的分子水平对反渗透膜的污染机理提供了一个新的视角，这对于开发出实际应用的抗多种污染物的反渗透膜会是一个启发。
反渗透膜的甲基化已被证明是一种简单而有效的策略，可以提高反渗透膜对各种带电污染物的抗污能力，在未来的实际应用中具有很好的潜力。
文献信息
Qin, Y., Qi, P., Hao, S. et al. Methylation of reverse osmosis membrane for superior anti-fouling performance via blocking carboxyl groups in polyamide. Nat Water (2025). https://doi.org/10.1038/s44221-024-00371-x.
发布于：河南省