高盐废水是指 总含盐量至少3.5wt%的废水 。

高盐废水来源广泛、成分复杂，通常含有大量Cl ^- 、SO ₄ ^2- 、Na ⁺ 、Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 等可溶性无机盐离子，以及含量不等的重金属离子。

其中，火电厂洗煤工艺中产生的脱硫废水就是一种典型的工业高盐废水。

因此， 高盐废水的处理难度极大，能耗极高，并且处理过程中通常还伴有结晶、结垢和二次污染等问题。 

基于纳米纤维的正渗透膜（eTFC-FO）作为一种渗透压驱动的新型膜分离技术，具有水通量高、能耗低、膜污染轻等优点。

同时，纳米纤维膜具有高孔隙率、贯穿孔道结构和膜厚度可控的特性，其作为eTFC-FO膜的基膜，能够 有效降低水在基膜中的传质阻力和运行过程中的内浓差极化现象 。

因此，eTFC-FO膜十分有望应用于如脱硫废水等高盐废水的处理中。

但纳米纤维膜表面孔径过大，不利于生成高选择性的eTFC-FO膜表面活性层， 因此 其盐截留率和运行稳定性较低，无法有效截留脱硫废水中的可溶性盐离子 。 

为实现脱硫废水的高效处理， 中国科学院城市环境研究所郑煜铭研究组先后制备了两种eTFC-FO膜，并将其应用于脱硫废水的实际处理。

研究首先采用聚多巴胺（PDA）中间层改性策略（策略1）。PDA中间层能够有效降低纳米纤维的表面孔径，并提升界面聚合过程中MPD单体在中间层中的吸收量，可制备出厚度低、交联度高、缺陷率低的活性分离层。

策略1   PDA中间层改性的eTFC-FO膜结构与性能示意简图

策略1制备的eTFC-FO膜可在FO 运行模式下实现高达~43.0 LMH的水通量和~97.0%的盐离子截留率。 但中间层对剩余基膜没有改性作用，剩余基膜仍为高疏水性PVDF纳米纤维，因此其PRO模式下的膜污染严重，水通量下降巨大。

为解决PRO运行模式下的基膜污染问题，研究进一步采用超亲水纳米纤维以提升基膜抗污染性能，并结合聚多巴胺-氧化石墨烯（PDA-GO）在中间层和活性皮层同时改性的策略（策略2），以降低活性分离层在超亲水基膜上的高缺陷率问题。

 

策略2   PDA-GO分别在eTFC-FO膜中间层和活性层改性的制备流程图

策略2制备的eTFC-FO膜抗污染性能获得巨大提升，可实现在FO和PRO两种模式下的稳定运行，其中PRO模式下的水通量可高达~64.0 LMH，所有盐离子截留率均高于~98.0%。 

相关研究成果分别以High performance electrospun thin-film composite forward osmosis membrane by tailoring polyamide active layer with polydopamine interlayer for desulfurization wastewater desalination和Super-hydrophilic nanofiber substrate supported forward osmosis membrane with less polyamide layer defects by polydopamine-graphene oxide modification for high salinity desulfurization wastewater desalination为题，发表在国际期刊Desalination和Journal of Membrane Science上。两篇论文由博士生李兵与柯小雪合作完成，郑煜铭研究员为通讯作者。