UW–Madison秦墨涵《自然·通讯》：新型氨传输模型助力富氨废水处理

背景：氨作为关键农业原料，其合成过程能耗高且排放大量温室气体。集约化畜牧业产生的富氨废水可通过反渗透技术处理，但现有技术对氨的截留效率不稳定，且缺乏定量模型解释pH对氨传输的影响。研究目的：美国威斯康星大学麦迪逊分校秦墨涵团队开发了“氨分配与传输”理论模型，旨在定量描述NH₃和NH₄⁺在反渗透膜中的传输行为，揭示pH依赖的截留机制。结论：模型表明，总氨氮截留率在中性pH附近最优（约89%），高pH下因NH₃比例增加而降低，低pH下因膜电荷减少而降低。分子动力学模拟证实NH₄⁺传输能垒高于NH₃。该模型在合成和真实废水中均验证有效，为优化反渗透处理富氨废水提供了理论框架，有助于降低氨回收的能耗。