Desalination综述｜刺激响应纳滤膜的制备和应用

随着工业化与城市化进程加快，全球面临日益严重的水资源短缺和水污染问题，亟需高效、节能、可持续的水处理技术。纳滤膜因其对多价离子和有机物具有良好的选择性截留能力，同时保持较高的水通量和较低的能耗，已被广泛应用于水处理、食品加工、制药和化工等领域。

然而，传统纳滤膜在实际应用中仍面临膜污染导致的通量下降、选择性降低、清洗困难等问题，限制了其进一步发展和应用。为克服这些限制，刺激响应型纳滤膜应运而生。这类“智能膜”材料能够感知外界环境（如 pH、温度、光、电场、磁场、离子浓度等）的微小变化，并通过动态调节膜的孔径、表面电荷或亲疏水性，实现对分离过程的智能调控。刺激响应型膜不仅保留了传统纳滤膜的高通量和选择性，还具备自清洁、抗污染、可控分离等功能，显著拓宽了其应用场景和使用寿命，成为近年来膜分离领域的研究热点。

近期，华北电力大学郭世伟老师，对该领域进行了系统的梳理，综述总结了刺激响应型纳滤膜的研究进展。文章标题为：

"Principles, fabrication, and functional advancements of stimuli-responsive nanofiltration membranes"

发表于Desalination，619 (2026) 119533。DOI号为：10.1016/j.desal.2025.119533。

刺激响应型纳滤膜作为新一代“智能膜”，通过引入具有环境响应性的功能材料（如pH敏感聚合物、温敏高分子、光响应分子、导电聚合物、磁性纳米颗粒等），使其能够感知外界环境（如pH、温度、光、电场、磁场、离子浓度、CO₂、氧化还原状态等）的微小变化，并动态调控膜的孔径、表面电荷、亲疏水性或结构构象，从而实现对分离性能的智能调控。这种动态响应能力不仅保留了传统纳滤膜的高通量和高选择性优势，还赋予其自清洁、抗污染、可控分离、多级分离、分子识别和智能传感等功能，显著延长了膜的使用寿命，拓宽了其在复杂水质条件下的适用性。

目前，刺激响应型纳滤膜的制备方法主要包括相转化法、界面聚合法、表面接枝聚合、层层自组装、过滤沉积、交联反应以及原子层沉积等，通过这些方法可将响应性材料有效引入膜基体或表面，实现膜结构的功能化设计。研究表明，刺激响应型纳滤膜在提高污染物截留率、实现多组分分级分离、增强抗污染性能、拓展操作适应性等方面表现出显著优势，尤其在染料/盐分分离、药物纯化、抗生素去除、重金属回收、智能流体控制等应用中展现出良好前景。

然而，尽管实验室研究取得了显著进展，该类膜在响应速度、循环稳定性、选择性-通量协同优化、制备成本、规模化制造及极端环境耐受性等方面仍面临诸多挑战。未来的研究应致力于开发新型高效响应材料、简化制备工艺、构建多重响应协同体系、提升长期稳定性和抗极端环境能力，并推动其在实际水处理、资源回收和智能制造等领域的广泛应用。

研究得到国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金项目、中央高校基本科研业务项目的支持。

第一作者 郭世伟 博士

华北电力大学环境科学与工程系，副教授，硕士生导师。2021年毕业于中科院过程所万印华课题组，师从罗建泉研究员，主要从事分离膜材料和膜过程工艺的科研工作，包括超滤/纳滤/反渗透膜的制备和性能调控、智能响应纳滤膜的制备与应用、水处理和物料分离中的膜过程工艺研究。主持国家自然科学基金、河北省自然科学基金等多个科研项目，第一作者或通讯作者身份发表SCI论文20余篇，北京膜学会理事，燕赵人才A卡获得者。B站UP主，粉丝近万（账号名称：科研工作者郭老师）；创办“环化生材”公众号，粉丝8k+。

联系邮箱: guoshiwei1991@foxmail.com