正渗透质子传导膜

掺MOF促质子迁移

在正渗透膜聚酰胺层中同时引入氨基与磺酸基MOF，利用酸碱对协同作用和亲水纳米通道同时提升质子迁移与水通量，解决渗透微生物燃料电池处理垃圾渗滤液时阴极液pH升高问题。

Tian, Enling · 殷逢俊 · 赵莹 · Tan, Hao · Fuqing, Zhao · 刘鸿

Water Research 2026

具体参数

最大功率密度

{'zh': '5.82 ± 0.47', 'en': '5.82 ± 0.47'} W·m⁻³

海水稀释速率提升倍数

{'zh': '2–3', 'en': '2–3'}

净水提取量提升倍数

{'zh': '2–3', 'en': '2–3'}

技术优势

质子迁移显著加快

膜中引入的氨基-MIL-101(Cr)与磺基-MIL-101(Cr)形成酸碱对和亲水纳米通道，协同促进质子传输，解决了阴极液pH升高问题。

功率密度大幅提升

采用FO-2膜的系统最大功率密度达到5.82 ± 0.47 W·m⁻³，比商业膜高出71.68%，提升了产电性能。

水回收效率翻倍

海水稀释速率和垃圾渗滤液净水提取量约为商业膜的2~3倍，提高了水资源回收能力。

应用场景

• 垃圾渗滤液处理：高效降解污染物并提取净水，替代传统能耗高的处理方法。
• 微生物燃料电池：作为渗透微生物燃料电池的核心组件，提升产电和水回收性能。
• 质子交换膜：促进质子迁移，维持系统pH稳定，保障微生物燃料电池长期运行。
• 水处理膜：同时实现水净化和盐度稀释，提高水资源回收率。