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  膜生物污染一直以來都是膜分離技術(shù)大規(guī)模工程應(yīng)用過程中所面臨的最棘手問題。開發(fā)簡便高效的膜生物污染防控策略，一直受到人們的關(guān)注。中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所研究員胡云霞團(tuán)隊(duì)長期致力于高性能抗污染分離膜開發(fā)，并取得最新進(jìn)展。

  研究人員利用銀納米顆粒高效廣譜的抗菌性能，結(jié)合貽貝仿生多巴胺表面修飾方法，以膜表面形成的聚多巴胺層為中間層和結(jié)合位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)銀納米顆粒在聚酰胺復(fù)合膜（TFC膜）表面的原位生長，直接賦予膜本身抗生物污染能力，提高TFC膜在實(shí)際應(yīng)用中的抗生物污染能力。研究表明，形成的銀納米顆粒與膜表面之間有強(qiáng)的作用力，銀離子釋放速率緩慢，一個月內(nèi)的釋放量僅為膜表面銀總含量的1.58%。同時，該方法可以實(shí)現(xiàn)銀納米顆粒在膜表面的多次重復(fù)生長，從而賦予TFC膜持久的抗菌性能。該方法過程簡單，反應(yīng)條件溫和，無需復(fù)雜或大型設(shè)備，可以對膜組件進(jìn)行抗菌改性，易于大規(guī)模應(yīng)用推廣（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (33), 21666–21673）。

  在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步降低成本和簡化改性過程，研究人員利用成本更低的銅作為抗菌劑，一步實(shí)現(xiàn)膜表面抗菌改性。該方法通過將膜直接浸泡含二價銅離子和多巴胺的溶液，以二價銅離子和氧氣作為氧化劑，可在酸性條件(pH 4.5)下誘導(dǎo)多巴胺的快速聚合，實(shí)現(xiàn)在膜表面聚多巴胺的快速沉積，同時將銅離子牢固地絡(luò)合在膜表面。研究發(fā)現(xiàn)，該方法不受膜表面物理化學(xué)性能的影響，可在不同膜表面引入銅離子，且引入的銅離子賦予膜表面優(yōu)異的抗菌性能，從而抑制膜表面微生物的生長繁殖 (Chemical Communications, 2016, DOI: 10.1039/C6CC06015C)。

  該研究受到中科院“一三五”重點(diǎn)培育、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山東省科技發(fā)展計(jì)劃的支持。

圖1. TFC膜原位生成銀納米顆粒 

圖2. 一步法實(shí)現(xiàn)膜表面絡(luò)合銅離子