论文标题：Minute-level interfacial polymerization of covalent organic framework membranes for high-flux nanofiltration

期刊：ENGINEERING Chemical Engineering

作者：Junjie Liu, Bingqian Kang, Xinyi Zhao, Yingzhou Lu, Hongwei Fan

发表时间：5 Jan 2026

DOI：10.1007/s11705-026-2654-6

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文章信息

▎文章题目

Minute-level interfacial polymerization of covalent organic framework membranes for high-flux nanofiltration

▎文章来源

Junjie Liu, Bingqian Kang, Xinyi Zhao, Yingzhou Lu, Hongwei Fan. Minute-level interfacial polymerization of covalent organic framework membranes for high-flux nanofiltration. ENG. Chem. Eng., 2026, 20(5): 31

DOI:10.1007/s11705-026-2654-6

研究背景

共价有机框架（COF）膜因其高孔隙率、可调控孔道结构和优异的化学稳定性，在纳滤分离领域展现出巨大潜力，但传统制备方法耗时长、工艺复杂，严重制约其规模化应用。北京化工大学范红玮团队在ENG. Chem. Eng.发表研究论文，提出一种动态界面聚合策略，将反应区域限制在聚丙烯腈（PAN）基底孔隙中，通过缩短单体扩散路径、利用Tp与Pa-1单体的高反应活性，实现了COF纳滤膜的快速制备，为染料脱盐的水处理提供了高效解决方案。

文章亮点

动态界面聚合实现3分钟快速制备

摒弃传统COF膜制备耗时长的局限，仅需水相浸渍2 min + 有机相界面聚合1 min，总时长3 min即可完成膜制备，大幅提升了制备效率。

超薄致密选择性层兼具高通量与高选择性

所得TpPa-1膜选择性层厚度仅251.2 nm，远薄于传统COF膜，有效降低了传质阻力；平均孔径5.97 Å，膜表面呈较强负电性（−52.8 mV），兼具尺寸排斥与静电排斥双重优势。渗透通量较文献COF膜提升1倍以上，分离因子达212。

强稳定性与耐酸性适配复杂废水场景

40 h连续运行中，膜通量仅下降13%，MB截留率稳定在99%以上；1 mol/L盐酸处理48 h后晶体结构完好，具有良好的耐酸性。高盐、高染料浓度环境下仍能保持高效分离，展现出优异的工业应用潜力。

大面积膜制备验证规模化可行性

成功制备出直径18 cm的大面积膜，不同区域性能均一，无明显缺陷，为COF纳滤膜的工业规模化应用奠定了坚实基础。

未来展望

未来将重点推进三方面研究：（1）拓展该策略至其他COF体系，开发更多高性能纳滤膜；（2）优化大面积膜制备参数，提升规模化产品性能；（3）开展工业染料废水实际处理测试，推动技术落地，为水污染治理提供更高效的膜分离方案。

亮图解读

图1 动态界面聚合制备流程示意图。通过水相浸渍与有机相界面聚合，实现TpPa-1选择层的快速构筑，总制膜时间仅3 min，体现了该方法快速、高效的制备优势。

图3 SEM形貌与截面厚度。 选择性层均匀致密、无缺陷覆盖PAN基底，截面厚度仅251.2 nm，明显薄于传统溶剂热法制备的微米级COF膜，可有效缩短传质路径、降低传质阻力，是实现高通量分离的重要结构基础。

图6 展示了分离性能与稳定性。（a）40 h连续运行中通量与截留率变化曲线，通量仅下降13%，MB截留率始终 ≥ 99%，验证长期稳定性；（b）与文献COF膜性能对比，通量提升1倍以上，分离因子达212，直观展示性能优势。

作者简介

第一作者：刘俊杰，北京化工大学硕士研究生。

通讯作者1：陆颖舟，北京化工大学副教授，主要从事高分子材料开发等相关研究。

通讯作者2：范红玮，北京化工大学教授，主要从事高性能分离膜材料设计制备与储能方向研究。

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