单价阴离子选择性分离膜与电渗析技术的结合，可以同步实现一价 / 二价阴离子的高效分离以及一价盐的高倍浓缩，在盐湖提锂、卤水精炼、高盐废水零排放等领域都能发挥重要作用。然而，商业单价阴离子选择性分离膜的离子选择性偏低、碱稳定性较差，在实际工业场景中的应用受限。

最近，中科大的徐铜文教授和葛亮教授课题组构建了具有疏水侧链的聚（烷基 - 联苯吡啶）阴离子交换膜，具有出色的渗透选择性，可通过电渗析将 Cl- 和 OH- 等单价离子与其他多价离子高效分离。该工作发表于 Industrial Chemistry and Materials 期刊上。

" 一价 / 二价阴离子的选择性分离涉及高盐废水回收利用、氯碱工业卤水净化、废碱回收等。如何构建具有高阴离子选择性、高碱稳定性的单价阴离子选择性分离膜，是我们团队努力的方向。" 徐铜文教授表示。

(资料图)

制备阴离子交换膜，常规方法需要的化学品可能对环境构成威胁，如氯甲基化或溴化试剂。此外，因为主链的阳离子头基移动性较差，此类膜的离子电导率和碱性稳定性通常较低，也几乎不能进行良好的微相分离，难以为 OH- 离子传导创造有效的通道。

为克服传统阴离子交换膜的上述问题，研究人员以聚（烷基联苯吡啶）为聚合物主链，引入柔性疏水侧链，诱导主侧链微相分离。在生成的单价阴离子选择性分离膜中，长侧链和疏水聚合物之间出现微相分离，构筑出一个膜内选择性离子传输通道。

" 我们发现，这些具有显著微相分离形态的新型单价阴离子选择性分离膜，可以根据水化半径和吉布斯水化能的差异，以高选择性将溴化物、氟化物、硝酸盐离子与其他多价阴离子分离。" 徐铜文教授说。

基于 Cl- 和 SO42- 水合半径以及吉布斯水合自由能间的不同，Cl- 和 SO42- 在通道内的传输速率会产生差异，最终能呈现较好的 Cl-/SO42- 选择性。它还显示出高 OH- 通量和 OH-/WO42- 间的高渗透选择性，远高于商业 Neosepta ACS 膜。特别是基于无醚聚合物主链的设计，该单价阴离子选择性分离膜在碱性溶液中仍能表现出优异的一 / 二价阴离子分离性能和碱稳定性，成功通过了 20 个循环的稳定性验证。

研究人员还透露，他们已经完成了单价阴离子选择性分离膜的中试规模准备工作，对膜性能的综合评价仍在进行中。他们计划尽早将该单价阴离子选择性分离膜商业化，以解决行业在阴离子分离方面的一些困难。

参考文献

[ 1 ] Yang, H., Afsar, N. U., Chen, Q., Ge, X., Li, X., Ge, L., & Xu, T. ( 2023 ) . Poly ( alkyl-biphenyl pyridinium ) anion exchange membranes with a hydrophobic side chain for mono-/divalent anions separation. Industrial Chemistry & Materials.

[ 2 ] https://www.eurekalert.org/news-releases/978023

编译：竹子