【技术推广】膜技术领域新思路—新型功能分区化抗污染高通量膜的制备方法

技术背景与痛点

膜分离是一种精细化分离技术，在化工、制药、食品、环境等领域发挥着重要的作用。在膜分离的过程中，膜污染现象可能会导致膜渗透性降低、寿命减少等问题，从而限制膜技术在食品行业中的蛋白分离和污、废水处理等高污染环境中的广泛应用。目前，膜表面改性的方法是制备抗污染膜的主要方法之一，能够减少膜与污染物之间的特异性吸附。尽管这种方法在一定程度上减轻了膜污染，但改性物质的过度附着通常会降低膜渗透性，难以兼顾抗污染性与高通量的要求。因此，开发更有效的抗污染膜的制备方法对于推动膜分离技术的全面应用至关重要。

技术介绍

在此背景下，新加坡国立大学苏州研究院能源与环境纳米科技创新平台胡江泳教授团队成员杨轩副研究员研发出了一种新型功能分区化抗污染高通量膜的制备方法。这种方法通过在膜表面构建不同功能分区化的聚合物离子层来实现抗污染的目的。一方面，通过抗污层将污染物有效隔绝在膜表面的远端；另一方面，靠近膜表面的亲水层可以有效增强膜的亲水性，从而提高膜的渗透性。

▲功能分区化抗污染高通量膜的表面结构示意图

技术优势

该功能分区化设计的优势在于可以同时制备具有抗污染、高通量、拓展性，且有一定的表面自清洁能力的膜。

与传统膜改性方法不同，此技术有效缓解了同一改性物质的功能负担，在提高膜表面抗污染性的同时实现了高通量过滤。其良好的拓展性能够根据实际应用介质中的膜污染物种类，定制抗污层上的化学官能团，实现有针对性的防污效果。实验表明，将改性后的膜完全浸泡于船用燃油中污染后仅通过清水洗涤，膜表面即可实现快速自清洁，并完全从油污中剥离，这说明了通过该技术制备的抗油污膜优异的自清洁效果。

▲膜的抗油污染自清洁效果展示

应用前景

该技术有望成为一种新型抗污染膜的制备策略，可用于制备抗蛋白吸附膜、抗腐植酸吸附膜、抗油污膜等众多抗污染高通量膜产品，在化工、制药、医疗、水处理等领域具有广泛的应用前景。