网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

具有“瞬态调控”功能的聚酯中间层助力纳滤膜高效去除抗生素

0
分享至


水资源短缺与水体中微量有机污染物(如抗生素)的污染问题日益严峻。纳滤(NF)作为一种低压、高水通量的膜分离技术,在饮用水净化与废水深度处理领域展现出广阔前景。然而,传统薄层复合聚酰胺纳滤膜长期受制于"渗透性-选择性"权衡效应:提高脱盐率往往意味着水通量的大幅下降。近年来,在中间层调控界面聚合(IP)过程成为突破该瓶颈的有效途径,但常规中间层会作为永久性结构残留在膜内,引入额外水力阻力,部分抵消聚酰胺层减薄带来的通量增益。因此,开发兼具动力学调控功能与低阻力特征的新型中间层策略,对高性能纳滤膜的规模化制备至关重要。

基于以上研究背景,华北电力大学环境科学与工程系苑春刚/郭世伟团队在前期聚酯纳滤膜研究基础上(Desalination, 2024, 589: 117961; React. Funct. Polym., 2025, 216),首次提出了一种基于焦性没食子酸(PG)与均苯三甲酰氯(TMC)的瞬态聚酯中间层策略,用于调控哌嗪(PIP)-TMC界面聚合过程,实现抗生素的高效截留。相关研究成果发表在国际期刊《Separation and Purification Technology》(Enhancing nanofiltration performance via a transient interlayer during interfacial polymerization: improved rejection of representative antibiotics, DOI: 10.1016/j.seppur.2026.139515)。

研究团队发现,该PG-TMC中间层并非传统意义上的永久屏障,而是作为一种“临时调控支架”:一方面通过氢键锚定与物理位阻效应抑制PIP单体向支撑膜孔内的扩散(分子动力学模拟显示PIP自扩散系数降低约46%),压缩界面反应区;另一方面,在聚酰胺层形成后,该中间层在水环境中发生部分水解与结构解体,避免形成致密的永久性传质障碍。这一动力学抑制机制使得聚酰胺选择层显著减薄(从83 nm降至约60 nm)、表面更光滑(粗糙度Rq从33.3 nm降至25.6 nm),且孔径分布更均匀、缺陷密度大幅降低。


性能测试表明,优化后的膜(0.5 wt% PG)纯水渗透性从11.4提升至18.7 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹,增幅约64%,同时保持高Na₂SO₄截留率(95.0%)。更值得关注的是,由于孔径分布窄化与缺陷减少,膜对代表性抗生素的截留能力显著增强:头孢氨苄截留率从82.6%跃升至95.0%,四环素、青霉素G等药物截留率亦有明显提升。在长达32小时的连续错流运行中,膜性能保持稳定;循环污染-清洗实验证实,通量提升并未以牺牲抗污染性能为代价,改性膜展现出更优的通量恢复特性。



与常规永久性中间层(如MOFs、MXene、CNTs等纳米材料)相比,该瞬态中间层策略具有显著的成本与工艺优势:PG与TMC均为市售大宗化学品,无需复杂合成与纯化;浸涂工艺与现有界面聚合生产线完全兼容,无需额外设备投入,为高性能纳滤膜的规模化制备提供了低成本路径。



该研究得到国家自然科学基金(No. 22208091)、河北省自然科学基金(No. B2022502009)及中央高校基本科研业务费资助。第一作者为华北电力大学环境科学与工程系郭世伟副教授,通讯作者为苑春刚教授。


第一作者 郭世伟 博士

华北电力大学环境科学与工程系,副教授,硕士生导师。2021年毕业于中科院过程所万印华课题组,师从罗建泉研究员,主要从事分离膜材料和膜过程工艺的科研工作,包括超滤/纳滤/反渗透膜的制备和性能调控、智能响应纳滤膜的制备与应用、水处理和物料分离中的膜过程工艺研究。主持国家自然科学基金、河北省自然科学基金等多项科研项目,第一作者/通讯作者身份发表SCI论文30余篇,北京膜学会理事,燕赵人才A卡获得者。B站UP主,粉丝近万(账号名称:科研工作者郭老师);创办“环化生材”公众号,粉丝近万。

联系邮箱: guoshiwei1991@foxmail.com

作者所在团队介绍:

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
国际乒联227家乒协收举报信!核心内容曝光:直指刘国梁+王楠夫妇

国际乒联227家乒协收举报信!核心内容曝光:直指刘国梁+王楠夫妇

念洲
2026-10-27 08:11:32
39岁!易建联隔扣!已经退役整整三年时间

39岁!易建联隔扣!已经退役整整三年时间

篮球实战宝典
2026-10-27 17:33:26
蓝色脸蛋配白色皮毛!印尼救援人员从森林大火中救出一只珍稀幼猴

蓝色脸蛋配白色皮毛!印尼救援人员从森林大火中救出一只珍稀幼猴

新京报
2026-10-26 17:10:15
人民日报痛批“拒接陌生电话”:不是冷漠,是时代病了

人民日报痛批“拒接陌生电话”:不是冷漠,是时代病了

小影的娱乐
2026-10-27 14:26:21
男子花5000元和女子开房,两次后觉得太亏又让陪一整晚,女子第二次发生完关系丢下手机跑了,男子被判十个月

男子花5000元和女子开房,两次后觉得太亏又让陪一整晚,女子第二次发生完关系丢下手机跑了,男子被判十个月

丫头舫
2026-10-24 21:26:04
美国入境新规!11月3日起赴美航班旅客都要签声明,绿卡、公民也不例外

美国入境新规!11月3日起赴美航班旅客都要签声明,绿卡、公民也不例外

北美省钱快报
2026-10-27 03:58:37
高市早苗,将成为日本有史以来最大罪人,她毁了日本几代人换来的巨大成果。她上台以来,快把日本战后八十年的老本快掏空了

高市早苗,将成为日本有史以来最大罪人,她毁了日本几代人换来的巨大成果。她上台以来,快把日本战后八十年的老本快掏空了

扶苏聊历史
2026-10-24 17:15:57
拖了这么久,访华的事终于定了,中方耐心给足,高市或成最大输家

拖了这么久,访华的事终于定了,中方耐心给足,高市或成最大输家

铁锤侃侃而谈
2026-10-26 09:44:52
吃中国饭,砸中国锅?姆巴佩,不配!

吃中国饭,砸中国锅?姆巴佩,不配!

极目新闻
2026-10-27 11:28:33
亚帅下课!宏远惨败上海,战术体系全面崩盘,球迷呼吁杜锋回归!

亚帅下课!宏远惨败上海,战术体系全面崩盘,球迷呼吁杜锋回归!

体坛卡卡说
2026-10-27 11:20:34
这样的秦主任!放在10年前算不算得上美女?

这样的秦主任!放在10年前算不算得上美女?

放开他让wo来
2026-10-08 16:05:15
令人愤怒的“卖1元火鸡面”视频,炸出了多少被毁掉的中国小孩

令人愤怒的“卖1元火鸡面”视频,炸出了多少被毁掉的中国小孩

小椰子专栏
2026-10-26 13:02:17
中央5台直播乒乓球时间表:10月27日CCTV5直播国乒!孙颖莎赛程!

中央5台直播乒乓球时间表:10月27日CCTV5直播国乒!孙颖莎赛程!

烟浔渺渺
2026-10-27 12:14:49
别再逼孩子运动了!哈佛大学研究发现:孩子最缺的不是篮球、游泳,而是“疯跑、打滚、爬树”等无序运动

别再逼孩子运动了!哈佛大学研究发现:孩子最缺的不是篮球、游泳,而是“疯跑、打滚、爬树”等无序运动

品读时刻
2026-10-27 09:05:45
争议!凯恩获奖时,姆巴佩和亚马尔都没有起身祝贺,两人略显沮丧

争议!凯恩获奖时,姆巴佩和亚马尔都没有起身祝贺,两人略显沮丧

风过乡
2026-10-27 07:38:49
仅用116场,姆巴佩是皇马队史达成百球里程碑第五快的球员

仅用116场,姆巴佩是皇马队史达成百球里程碑第五快的球员

懂球帝
2026-10-27 01:20:07
iPhone Duo内屏开裂引热议!富士康员工:因产能吃紧苹果曾降低过一定良率质检标准

iPhone Duo内屏开裂引热议!富士康员工:因产能吃紧苹果曾降低过一定良率质检标准

快科技
2026-10-27 07:52:04
中国宣布德国总统即将访问中国,后脚日本就宣布德国总理访问日本

中国宣布德国总统即将访问中国,后脚日本就宣布德国总理访问日本

有态度的何总
2026-10-26 13:47:33
外网查了查半天,可算知道
这家伙到底说了啥

外网查了查半天,可算知道 这家伙到底说了啥

辣条叨叨叨
2026-10-27 17:40:52
胶州湾曾被誉为中国顶级天然良港,可面对如今吃水超 23 米的 40 万吨巨轮,它还能跟上时代吗?

胶州湾曾被誉为中国顶级天然良港,可面对如今吃水超 23 米的 40 万吨巨轮,它还能跟上时代吗?

回京历史梦
2026-10-26 02:55:09
2026-10-27 18:55:00
热质纳能 incentive-icons
热质纳能
传热、传质、纳米、能源
3079文章数 78关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

网友称披露医生在诊室抽烟后遭私信威胁 院方:正处理

头条要闻

网友称披露医生在诊室抽烟后遭私信威胁 院方:正处理

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

韩国芯片出口额可能下降高达1000亿美元

汽车要闻

30万级大六座 "豪华方盒子"魏牌二代蓝山正式亮相

态度原创

房产
亲子
游戏
家居
旅游

房产要闻

从全国第一跌到第七!海南人,放下生娃焦虑!

亲子要闻

4岁女儿太认吃了,爸爸给买的铜锣烧,一口都舍不得给爸爸吃

山冈晃加上八尺夫人 这款生存恐怖游戏能有多吓人?

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

旅游要闻

清照泉城・明水古城携手熹乐时光打造乐龄艺旅新范式

无障碍浏览 进入关怀版