煙臺海岸帶所在抗菌分離膜研究方面取得進展

2020-11-29 中國科學院

　　膜生物汙染一直以來都是膜分離技術大規模工程應用過程中所面臨的最棘手問題。開發簡便高效的膜生物汙染防控策略，一直受到人們的關注。中國科學院煙臺海岸帶研究所研究員胡云霞團隊長期致力於高性能抗汙染分離膜開發，並取得最新進展。

　　研究人員利用銀納米顆粒高效廣譜的抗菌性能，結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合位點，實現銀納米顆粒在聚醯胺複合膜（TFC膜）表面的原位生長，直接賦予膜本身抗生物汙染能力，提高TFC膜在實際應用中的抗生物汙染能力。研究表明，形成的銀納米顆粒與膜表面之間有強的作用力，銀離子釋放速率緩慢，一個月內的釋放量僅為膜表面銀總含量的1.58%。同時，該方法可以實現銀納米顆粒在膜表面的多次重複生長，從而賦予TFC膜持久的抗菌性能。該方法過程簡單，反應條件溫和，無需複雜或大型設備，可以對膜組件進行抗菌改性，易於大規模應用推廣（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (33), 21666–21673）。

　　在此基礎上，為進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，一步實現膜表面抗菌改性。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)下誘導多巴胺的快速聚合，實現在膜表面聚多巴胺的快速沉積，同時將銅離子牢固地絡合在膜表面。研究發現，該方法不受膜表面物理化學性能的影響，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」重點培育、國家自然科學基金面上項目、山東省科技發展計劃的支持。

 

圖1. TFC膜原位生成銀納米顆粒 

 

圖2. 一步法實現膜表面絡合銅離子 

　　膜生物汙染一直以來都是膜分離技術大規模工程應用過程中所面臨的最棘手問題。開發簡便高效的膜生物汙染防控策略，一直受到人們的關注。中國科學院煙臺海岸帶研究所研究員胡云霞團隊長期致力於高性能抗汙染分離膜開發，並取得最新進展。
　　研究人員利用銀納米顆粒高效廣譜的抗菌性能，結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合位點，實現銀納米顆粒在聚醯胺複合膜（TFC膜）表面的原位生長，直接賦予膜本身抗生物汙染能力，提高TFC膜在實際應用中的抗生物汙染能力。研究表明，形成的銀納米顆粒與膜表面之間有強的作用力，銀離子釋放速率緩慢，一個月內的釋放量僅為膜表面銀總含量的1.58%。同時，該方法可以實現銀納米顆粒在膜表面的多次重複生長，從而賦予TFC膜持久的抗菌性能。該方法過程簡單，反應條件溫和，無需複雜或大型設備，可以對膜組件進行抗菌改性，易於大規模應用推廣（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (33), 21666–21673）。
　　在此基礎上，為進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，一步實現膜表面抗菌改性。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)下誘導多巴胺的快速聚合，實現在膜表面聚多巴胺的快速沉積，同時將銅離子牢固地絡合在膜表面。研究發現，該方法不受膜表面物理化學性能的影響，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」重點培育、國家自然科學基金面上項目、山東省科技發展計劃的支持。
 
圖1. TFC膜原位生成銀納米顆粒 
 
圖2. 一步法實現膜表面絡合銅離子 

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