高性能镁锂分离膜是盐湖提锂工艺的关键材料，但膜的锂通量与镁锂选择性相互制约，难以兼得。表面改性是一种有效的膜结构调控策略，但现有的改性技术往往专注于膜的某一特定性质（孔径、电荷、亲水性）或区域的优化，忽略了其它性质的联动影响，而这些性质往往呈现此涨彼消的特点。例如，表面改性可以增大膜的孔径，但却降低了膜的正电性，导致膜的综合性能仍受制于通量/选择性间的trade-off效应。

近日，华中科技大学赵强教授团队设计了氨基/溴化季铵盐混合物，对PEI-TMC膜上/下层进行了定向改性，协同调控了选择层全区域的孔径、电荷与亲水性，制备了兼具高渗透性/镁锂选择性的分离膜及组件，并模拟提锂工艺获得了高纯度碳酸锂产品。

PEI/TMC主要分布在膜的下层和上层区域，设计溴代季铵盐E₁，可通过烷基化反应将E₁定向引入到膜的下层（与PEI反应）。改性膜M-E₁上层区域由于酰氯水解变为负电，下层引入E₁后正电性增强。同时改性膜的亲水性增加，孔径增大，M-E₁膜对氯化镁的通量/截留率实现“双增”。

基于E₁的定向调控策略，设计了三种不同离子化的分子E₂~E₄。E₁，E₄可定向调控膜的下层（PEI居多），E₂，E₃可定向调控膜的上层（TMC居多），采用E₁+E₂混合可实现膜的上、下层联动调控。改性膜M-E₁₊₂上层负电性减弱，下层正电性进一步增强，膜的通量为205 LMH（6 bar），为相同测试条件下的最高值，氯化镁截留率为96%。

相比PEI-TMC膜，混合改性膜M-E₁₊₂表现出更显著的一/二价阳离子选择性分离特征，在通量/镁锂选择性上实现“双增”，其性能优于文献报道的大多数镁锂分离膜。此外，制备了大面积M-E₁₊₂改性膜及卷式组件，模拟盐湖提锂工艺。经组件纯化后，碳酸锂产品纯度为98.6%，有利于进一步纯化制备电池级碳酸锂。

这项研究报道了混合季铵盐定向调控膜的上/下层，兼顾了膜的孔径、电荷、亲水性等性质，实现了镁锂分离膜通量/选择性“双增”，得到了卷式膜组件并用于模拟盐湖提锂。该工作为定向调控膜多级性质及设计表面改性新分子提供了新的思路。