先进的分离技术对于改善环境至关重要，水资源短缺问题影响了全球三分之二的人口（约40亿），通过处理工业废水，然后再生产饮用水是解决水资源短缺问题的重要途经。处理工业废水离不开分离水中所含重金属离子，染料和盐等有害物质。分离过程的基本原理是基于利用驱动力从水和有机液体中去除分子化合物（有害物质），这一原理可以通过相变来实现，在相变中，将液体蒸发掉，而将分子固体留下。另一条途径就是可以使用压力作为驱动力，通过膜分离来达到相同的效果，研究表明能耗要低得多（低90％）。然而，无论操作条件和环境如何，膜都必须具有出色的传输特性，并保持优异的分离效果。金属有机骨架（MOF），可以提高传统聚合物膜的分离性能。 MOF由于其优异的孔隙率而可通过将聚合物链进一步撑开或通过其固有的孔隙率来增强溶剂的运输。通过调整MOF对这些分子的亲和力或优化聚合物间链距以最大化目标分子的运输，可以提高基于MOF的纳米复合膜对目标分子的选择性。然而，由于MOF很难兼容，导致膜具有高渗透性和低选择性。基于此，哈工大邵路，英国爱丁堡大学Cher Hon Lau等人通过界面聚合反应将天然材料（葡萄糖和pDA与Zr-MOF结合）可以生产用于有机溶剂纳米过滤的高性能及多功能的纳米过滤膜，其中分子染料在溶剂回收和脱盐过程中与有机液体分离，从而达到水中去除无机盐的效果。

文章要点：

1）首先制造了自然驱动的纳米复合膜（薄膜纳米复合材料（TFN））。在相容的MOF添加剂存在下，天然化合物在合成多孔基材表面上的界面聚合反应形成了超薄选择性层（亚214 nm厚）。这些源自天然化合物的超薄复合膜具有高渗透性，同时显示出出色的化学稳定性，即使在强溶剂环境下也具有非凡的稳定性。

2）通过对有机溶剂纳米过滤和低压脱盐过程中溶剂渗透率和分子/盐截留率的实际实验测量，证明了该膜的多功能性。除了出色的脱盐性能外，这些TFN的溶剂渗透性也大大超过了最新的膜（高出市售OSN膜两个数量级）。主要归因于每种组分的协同作用，它们克服了天然化合物聚合物的传统缺点-化学稳定性差，溶剂渗透率低和选择性降低。

3）纳米复合膜对埃大小的污染物表现出很高的排斥力。

重要的是，设计的策略可以扩展到具有兼容功能的其他多酚和天然化合物，以生产具有多种组合的下一代膜。

Yanqiu Zhang, et al, Robust natural nanocomposites realizing unprecedented ultrafast precise molecular separations, Materials Today,2020

DOI: 10.1016/j.mattod.2020.02.002

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.02.002