中科院烟台海岸带所在抗菌分离膜研究方面取得进展

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膜生物污染一直以来都是膜分离技术大规模工程应用过程中所面临的最棘手问题。开发简便高效的膜生物污染防控策略，一直受到人们的关注。中国科学院烟台海岸带研究所研究员胡云霞团队长期致力于高性能抗污染分离膜开发，并取得最新进展。
研究人员利用银纳米颗粒高效广谱的抗菌性能，结合贻贝仿生多巴胺表面修饰方法，以膜表面形成的聚多巴胺层为中间层和结合位点，实现银纳米颗粒在聚酰胺复合膜（TFC膜）表面的原位生长，直接赋予膜本身抗生物污染能力，提高TFC膜在实际应用中的抗生物污染能力。研究表明，形成的银纳米颗粒与膜表面之间有强的作用力，银离子释放速率缓慢，一个月内的释放量仅为膜表面银总含量的1.58%。同时，该方法可以实现银纳米颗粒在膜表面的多次重复生长，从而赋予TFC膜持久的抗菌性能。该方法过程简单，反应条件温和，无需复杂或大型设备，可以对膜组件进行抗菌改性，易于大规模应用推广（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (33), 21666–21673）。
在此基础上，为进一步降低成本和简化改性过程，研究人员利用成本更低的铜作为抗菌剂，一步实现膜表面抗菌改性。该方法通过将膜直接浸泡含二价铜离子和多巴胺的溶液，以二价铜离子和氧气作为氧化剂，可在酸性条件(pH 4.5)下诱导多巴胺的快速聚合，实现在膜表面聚多巴胺的快速沉积，同时将铜离子牢固地络合在膜表面。研究发现，该方法不受膜表面物理化学性能的影响，可在不同膜表面引入铜离子，且引入的铜离子赋予膜表面优异的抗菌性能，从而抑制膜表面微生物的生长繁殖 (Chemical Communications, 2016, DOI: 10.1039/C6CC06015C)。

图1. TFC膜原位生成银纳米颗粒 

图2. 一步法实现膜表面络合铜离子

该研究受到中科院“一三五”重点培育、国家自然科学基金面上项目、山东省科技发展计划的支持。

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