随着水资源日益稀缺和水污染问题日益复杂，高效且具有选择性的水处理技术变得至关重要[[1], [2], [3]]。纳滤（NF）膜因其能够在相对较低的操作压力下去除多价离子和微量有机污染物而备受青睐[[4], [5], [6], [7]]。然而，传统薄膜复合（TFC）聚酰胺（PA）NF膜的广泛应用仍受到渗透性和选择性trade-off的限制[[8,9]]。同时实现高水通量和精确的溶质截留是一个挑战，因为PA选择性层通常较为致密，导致较大的传输阻力[[10,11]]。因此，调控PA活性层的纳米结构和物理化学性质至关重要。这种调控可以提升水通量，同时保持溶质分离性能[[12,13]]。
哌嗪（PIP）与三甲基氯（TMC）之间的界面聚合（IP）仍是制备PA NF膜的主要方法[[14,15]]。然而，传统的IP过程速度极快且受到扩散的强烈限制，通常形成致密的、相对平坦的PA层，对孔结构和传输路径的控制有限[[16,17]]。为了解决渗透性和选择性的trade-off问题，人们致力于调控IP过程中的关键物理化学步骤，包括单体扩散、界面反应动力学和层间结构[[18], [19], [20]]。通过空间位阻调控，单体工程可以调整亚纳米级的自由体积和表面电荷[[21,22]]。然而，这种方法在生成具有显著增加的可访问表面积的高度三维（3D）结构方面效果较差，且往往需要较为复杂的单体合成。水相添加剂也被用来调控胺类物质的扩散并创建额外的空隙或传输路径，但其分布不均匀可能导致孤立的自由体积特征，或者引入聚集、非选择性的缺陷，以及在连续运行中的长期保留问题[[23], [24], [25]]。层间结构可以通过可渗透的中间层来调控单体的储存和释放，从而促进更薄的PA膜的形成[[26,27]]。然而，这种方法需要额外的制备步骤，并可能由于相邻层之间的兼容性限制而抑制高度三维结构的形成。因此，通过更简单、更均匀、更可扩展的策略构建稳定且高度互联的3D PA结构仍然是一个重大挑战[[28], [29], [31]]。
在现有的方法中，通过共溶剂辅助的IP调控有机相微环境特别具有吸引力，因为它提供了一种简单且可扩展的方法来调节PA的形成，而不改变单体化学性质[[32]]。Kamada等人提供了一个关于MPD-TMC反渗透膜的示例：在己烷相中加入2 wt%的共溶剂，改变了水/有机相的互溶性，加速了MPD从水相向有机相的跨界面传输，从而将聚合区域从尖锐的平面界面扩展到更厚的反应区，并形成了多层起伏的PA结构[[27,33]]。使用乙酸乙酯作为共溶剂时，膜通量从大约0.6 m3 m?2 d?1提高到了1.1 m3 m?2 d?1（在1.5 MPa压力下），相应的表观压力归一化通量从约1.7 L m?2 h?1·bar?1提高到了3.1 L m?2 h?1·bar?1，同时保持了高NaCl截留率。然而，所得PA层的厚度可达500 nm至1 μm，这表明通过相对厚的多层起伏结构增加有效表面积可能仍会限制水传输阻力的进一步降低。更重要的是，在相同的MPD-TMC系统中，使用IPA作为共溶剂会导致PA形成的不连续性并降低截留率，表明IPA的作用高度依赖于单体系统、用量和界面反应环境[[34]]。因此，在PIP-TMC纳滤系统中，IPA的添加如何调控跨界面质量传递、反应区的演变以及PA的起伏形态仍不清楚。阐明这一机制对于构建具有更大有效传输面积、更低水传输阻力、更高性能的薄PA纳滤层至关重要[[35], [36], [37]]。
在这项工作中，我们报道了一种直接的共溶剂调控IP策略，即在传统PIP-TMC系统的有机相中引入微量IPA，以调节界面反应微环境，从而改善NF膜的渗透性和选择性平衡。为了阐明有机相共溶剂调控如何影响单体传输、PA层形成和分离行为，我们系统地表征了不同IPA浓度下的膜在形态、表面化学、物理化学性质和分离性能方面的特性，并通过分子动力学模拟进行了补充。优化后的膜表现出更有利的PA结构和更负的电荷表面，从而提高了水通量，同时保持了高Na2SO4截留率，并增强了天然地表水中溶解有机物的去除效果。总体而言，这项工作为共溶剂介导的PA形成提供了机制上的见解，并为高性能PA NF膜在先进水处理中的应用提供了实用途径。
O伸缩和C–N伸缩振动。这些特征证实了通过PIP和TMC之间的IP形成了PA层。随着IPA浓度从0增加到0.1 wt%，
