中國科學(xué)院近代物理研究所科研人員與中山大學(xué)、河北大學(xué)等相關(guān)機(jī)構(gòu)開展合作研究，利用重離子束輻照技術(shù)制備出一種具有優(yōu)異離子分離性能的聚醚酰亞胺（PEI）亞納米多孔分離膜。該研究以“Efficient ion sieving and ion transport properties in sub-nanoporous polyetherimide membranes”為題發(fā)表在《脫鹽》（Desalination）上。
由于埃尺度空間位阻和靜電力共同作用，不同離子在亞納米多孔分離膜傳輸過程中受脫水效應(yīng)和庫侖效應(yīng)影響不同，使亞納米多孔分離膜具有離子分離能力，并在水的深度凈化處理和離子精準(zhǔn)分離領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。科研人員在重離子束輻照基礎(chǔ)上，分別利用電脈沖蝕刻和水浴處理的方法在聚碳酸酯(PC)和聚醚砜樹酯(PES)薄膜中可控制備出亞納米多孔分離膜，均表現(xiàn)出良好的離子分離特性。然而，如何制備出具有更高離子選擇性和分離性能的亞納米多孔分離膜仍然是該領(lǐng)域迫切需要解決的問題。
實(shí)驗(yàn)中，科研人員通過選擇化學(xué)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的PEI膜，借助重離子輻照技術(shù)制備出孔徑在0.30 nm和0.80 nm范圍且具有單價離子選擇性傳輸?shù)?/span>PEI亞納米多孔分離膜。該膜表現(xiàn)出優(yōu)異的單價離子通量和單價離子選擇性（鉀離子通量為0.49 mol h-1 m-2，K+/Li+選擇比為6；對K+/Mg2+的理想選擇比為8900，實(shí)際選擇比為67）。此項(xiàng)研究結(jié)果為制備和研究具有亞納米直通孔道結(jié)構(gòu)的離子分離膜提供了一種新的思路，有望在溶液中重金屬離子的去除、鹽湖資源提取等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11775279）的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2023.117192
圖：PEI亞納米多孔分離膜離子通量和分離效果對照圖
(a)單鹽通量；(b)混鹽通量；(c) 分離效果對照
（蘭州重離子研究裝置 供稿）
