支撑层改性薄膜复合纳滤膜制备的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2025-0279

工业水处理 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 17-24. doi: 10.19965/j.cnki.iwt.2025-0279

支撑层改性薄膜复合纳滤膜制备的研究进展

钟海媚¹^,²(), 田华丽², 王一雯¹^,³, 姜钦亮¹^,³(), 韩佩¹^,³, 詹聪¹^,³, 陈涛¹^,³, 桂双林¹^,³

^1. 江西省科学院能源研究所温室气体核算与碳减排江西省重点实验室，江西南昌 330096
^2. 广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室，广西桂林 541004
^3. 江西省碳中和研究中心，江西南昌 330096

收稿日期:2025-07-15 出版日期:2026-03-20 发布日期:2026-03-30
通讯作者: 姜钦亮
作者简介:
钟海媚（1999—　），硕士，E-mail：2336861400@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(22468021); 江西省自然科学基金项目(20252BAC240719); 广西青年科学基金项目(2024JJB160225); 江西省重点研发计划重点项目(20212BBG71001); 江西省科学院省级财政经费包干制试点示范资助项目(2023YSBG10004)

Research development on the preparation of thin-film composite nanofiltration membrane with optimized support layers

Haimei ZHONG¹^,²(), Huali TIAN², Yiwen WANG¹^,³, Qinliang JIANG¹^,³(), Pei HAN¹^,³, Cong ZHAN¹^,³, Tao CHEN¹^,³, Shuanglin GUI¹^,³

^1. Jiangxi Provincial Key Laboratory of Greenhouse Gas Accounting and Carbon Reduction, Institute of Energy Research, Jiangxi Academy of Sciences, Nanchang 330096, China
^2. Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species and Environmental Protection, Ministry of Education, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China
^3. Jiangxi Carbon Neutralization Research Center, Nanchang 330096, China

Received:2025-07-15 Online:2026-03-20 Published:2026-03-30
Contact: Qinliang JIANG

摘要/Abstract

摘要：

纳滤膜是纳滤技术的关键，其性能提升对海水淡化、盐湖提锂及高盐废水处理等领域意义重大。聚酰胺薄膜复合纳滤（TFC）膜的性能不仅受分离层固有特性的影响，多孔支撑层的结构与化学性质也对其分离性能、抗污染性能及长期稳定性具有关键调控作用。系统阐述了支撑层的共混改性（引入有机聚合物、无机纳米材料）和表面改性（涂覆、真空过滤沉淀、原位生长等）方法，分析了改性后支撑层在亲水性、孔隙率及表面形貌等方面的变化，及其对界面聚合反应过程的调控、分离层性能、薄膜复合纳滤膜性能的影响规律。结合近年来支撑层改性纳滤膜聚酰胺层的研究，总结了各类改性策略的优势和局限性，展望了支撑层改性薄膜复合纳滤膜未来的研究方向，为高性能纳滤膜的设计开发与构筑提供理论依据。

关键词: 支撑层, 改性, 聚酰胺层, 薄膜复合膜, 纳滤膜

Abstract:

Nanofiltration membranes are the key components of nanofiltration technology, and their performance improvement is of great significance for seawater desalination, lithium extraction from salt lakes, high-salinity wastewater treatment, and other related fields. The performance of polyamide thin-film composite (TFC) nanofiltration membranes is influenced not only by the inherent properties of the separation layer but also critically regulated by the structure and chemical properties of the porous support layer, which significantly impacts separation efficiency, fouling resistance, and long-term stability. This paper systematically reviewed support layer modification techniques, including blending modifications (incorporating organic polymers and inorganic nanomaterials) and surface modifications (coating, vacuum filtration precipitation, in situ growth, etc.). Changes in hydrophilicity, porosity, and surface morphology of modified support layers, along with their regulatory effects on interfacial polymerization processes, separation layer performance, and overall membrane performance were analyzed. Combining recent research on polyamide layers in support-modified nanofiltration membranes, this study summarized the advantages and limitations of various modification strategies and outlined future research directions for support-modified membrane composite nanofiltration membranes. This paper provided a theoretical basis for the design, development, and construction of high-performance nanofiltration membranes.

Key words: support layer, modified, polyamide layer, thin-film composite membrane, nanofiltration membrane

中图分类号:

X703
TQ028.8

钟海媚, 田华丽, 王一雯, 姜钦亮, 韩佩, 詹聪, 陈涛, 桂双林. 支撑层改性薄膜复合纳滤膜制备的研究进展[J]. 工业水处理, 2026, 46(3): 17-24.

Haimei ZHONG, Huali TIAN, Yiwen WANG, Qinliang JIANG, Pei HAN, Cong ZHAN, Tao CHEN, Shuanglin GUI. Research development on the preparation of thin-film composite nanofiltration membrane with optimized support layers[J]. Industrial Water Treatment, 2026, 46(3): 17-24.

https://www.iwt.cn/CN/Y2026/V46/I3/17

图/表 6

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支撑层的聚合物材料	纳米材料	支撑层的性质				纳滤膜的交联度	纳滤膜PA层厚度/nm	纳滤膜的性能		参考文献
支撑层的聚合物材料	纳米材料	水接触角/（°）	粗糙度/nm	孔隙率/%	水通量/（L·m^-2·h^-1）	纳滤膜的交联度	纳滤膜PA层厚度/nm	水通量/（L·m^-2·h^-1）	截留率/%	参考文献
PES	未添加GO		14.8	69.11	210.19		68.7	5.00		〔31〕
PES	GO（0.05%，质量分数）		11.78	75.35	477.7（GO添加量0.1%）		59.8	11.15	95.14（MgSO₄）	〔31〕
PVDF	未添加HF-MoS₂	80.87	16.2		285.1	1.48	88.5	10.4	86.22（Na₂SO₄）	〔32〕
PVDF	HF-MoS₂（0.75%，质量分数）	63.36	21.0		464.17	1.30	58.0	21.5	97.40（Na₂SO₄）	〔32〕
PES	未添加Im-CGO	74.9	8.2	76.9	486	1.55		38.6		〔33〕
PES	Im-CGO（0.5%，质量分数）	57.4	10.8	79.4	596	1.41		69.8	97.6（Na₂SO₄）	〔33〕
PVDF	未添加CD（环糊精）-MOF/GO	72.5	24.77			1.39	123.2	4.10	98.50（Na₂SO₄）	〔37〕
PVDF	CD（环糊精）-MOF/GO（1.5%，质量分数）	53.83	52.08			1.64	50.3	19.44	95.52（Na₂SO₄）	〔37〕
PES	未添加MOF-303		15.97			1.98	136.8	6.23		〔38〕
PES	MOF-303		25.29			3.46	16.4	35.87	96.56（Na₂SO₄）	〔38〕

支撑层的聚合物材料	纳米材料	支撑层的性质				纳滤膜的交联度	纳滤膜PA层厚度/nm	纳滤膜的性能		参考文献
支撑层的聚合物材料	纳米材料	水接触角/（°）	粗糙度/nm	孔隙率/%	水通量/（L·m^-2·h^-1）	纳滤膜的交联度	纳滤膜PA层厚度/nm	水通量/（L·m^-2·h^-1）	截留率/%	参考文献
PES	未添加GO		14.8	69.11	210.19		68.7	5.00		〔31〕
PES	GO（0.05%，质量分数）		11.78	75.35	477.7（GO添加量0.1%）		59.8	11.15	95.14（MgSO₄）	〔31〕
PVDF	未添加HF-MoS₂	80.87	16.2		285.1	1.48	88.5	10.4	86.22（Na₂SO₄）	〔32〕
PVDF	HF-MoS₂（0.75%，质量分数）	63.36	21.0		464.17	1.30	58.0	21.5	97.40（Na₂SO₄）	〔32〕
PES	未添加Im-CGO	74.9	8.2	76.9	486	1.55		38.6		〔33〕
PES	Im-CGO（0.5%，质量分数）	57.4	10.8	79.4	596	1.41		69.8	97.6（Na₂SO₄）	〔33〕
PVDF	未添加CD（环糊精）-MOF/GO	72.5	24.77			1.39	123.2	4.10	98.50（Na₂SO₄）	〔37〕
PVDF	CD（环糊精）-MOF/GO（1.5%，质量分数）	53.83	52.08			1.64	50.3	19.44	95.52（Na₂SO₄）	〔37〕
PES	未添加MOF-303		15.97			1.98	136.8	6.23		〔38〕
PES	MOF-303		25.29			3.46	16.4	35.87	96.56（Na₂SO₄）	〔38〕

方法	优点	缺点	参考文献
共混	改善支撑层亲水性、孔隙率、粗糙度，减少支撑层厚度	纳米材料易团聚，界面相容性差，具有潜在的环境影响	〔31-33〕
涂覆法	改善支撑层的亲水性，操作简便，成本低，不破坏支撑层的整体结构	涂层与支撑层的作用力较弱，容易脱落，涂层的均匀性不易控制	〔42-43〕
真空过滤	不破坏支撑层的整体结构，具有较高的孔隙率和亲水性，操作简单，可形成均匀的中间层	涂层与支撑层的作用力较弱，容易脱落，不适合大规模生产和应用	〔46-48〕
原位生长	纳米材料在表面分布均匀，改善了支撑层的亲水性，减少膜污染	反应过程较复杂和时间较长，成本较高，难以大规模生产	〔49-50〕
表面接枝	改善了支撑层的亲水性，减少了膜污染，化学稳定性较好	会破坏支撑层的整体结构，表面接枝具有不均匀性，过程复杂	〔52〕

方法	优点	缺点	参考文献
共混	改善支撑层亲水性、孔隙率、粗糙度，减少支撑层厚度	纳米材料易团聚，界面相容性差，具有潜在的环境影响	〔31-33〕
涂覆法	改善支撑层的亲水性，操作简便，成本低，不破坏支撑层的整体结构	涂层与支撑层的作用力较弱，容易脱落，涂层的均匀性不易控制	〔42-43〕
真空过滤	不破坏支撑层的整体结构，具有较高的孔隙率和亲水性，操作简单，可形成均匀的中间层	涂层与支撑层的作用力较弱，容易脱落，不适合大规模生产和应用	〔46-48〕
原位生长	纳米材料在表面分布均匀，改善了支撑层的亲水性，减少膜污染	反应过程较复杂和时间较长，成本较高，难以大规模生产	〔49-50〕
表面接枝	改善了支撑层的亲水性，减少了膜污染，化学稳定性较好	会破坏支撑层的整体结构，表面接枝具有不均匀性，过程复杂	〔52〕

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支撑层改性薄膜复合纳滤膜制备的研究进展

Research development on the preparation of thin-film composite nanofiltration membrane with optimized support layers

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