作為采用壓力驅(qū)動(dòng)的分離體系，膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于污水處理、海水淡化、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。為得到高性能分離膜，較為簡(jiǎn)單的方法是利用改性技術(shù)調(diào)控膜物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。改性方法中又以表面涂覆法最為簡(jiǎn)單高效，僅需負(fù)載特定功能涂層于膜表面或膜內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)。但涂層與膜材料之間往往存在相容性問(wèn)題，大部分涂層與膜材料通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用結(jié)合，在膜分離過(guò)程中高壓、高剪切力的條件下無(wú)法穩(wěn)定存在。

　　針對(duì)這一問(wèn)題，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所研究員賀斌團(tuán)隊(duì)通過(guò)合成聚多巴胺（PDA）/聚乙烯亞胺（PEI）納米顆粒，采用真空輔助自組裝平臺(tái)技術(shù)負(fù)載納米顆粒于膜內(nèi)死角區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了新型高穩(wěn)定、高通量分離膜構(gòu)筑。

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，納米顆粒尺寸小于膜孔徑且高分子分離膜內(nèi)孔道曲折。負(fù)載過(guò)程中，納米顆粒無(wú)法停留于貫通孔道中，反而選擇性堆積在孔道死角，形成不易被流體沖走的新孔道壁面。此外，不同于傳統(tǒng)涂覆過(guò)程中PDA與膜材料之間形成的可逆性非共價(jià)鍵，納米顆粒內(nèi)PDA與PEI通過(guò)邁克爾加成或席夫堿反應(yīng)形成不可逆共價(jià)鍵，使納米顆粒表面高分子非常穩(wěn)定，不易因外力流失。因此，膜內(nèi)納米顆粒及納米顆粒表面高分子使得分離膜在長(zhǎng)周期運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。隨著新孔道壁面的形成，存在大量親水基因的納米顆粒經(jīng)負(fù)載后，膜親水性增強(qiáng)，無(wú)法堵塞膜內(nèi)流體傳遞和貫通孔道，使得納米顆粒的膜通量進(jìn)一步提高，也具備更好的抗污染性能。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于工程技術(shù)類頂級(jí)期刊Journal of Membrane Science（《膜科學(xué)雜志》）。廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所博士后馬宇及碩士高芳為論文第一作者（共同一作），賀斌及馬宇為論文通訊作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

圖注1：納米顆粒膜制備過(guò)程及膜的高穩(wěn)定、高通量性能

圖注2：傳統(tǒng)共沉積（涂覆）聚多巴胺/聚乙烯亞胺改性膜與納米顆粒膜性能對(duì)比（a,通量、b-c,抗污染、d,截留率）

　　論文信息：

　　Yu Ma, Fang Gao, Rui Pan, Zhongyi Jiang, Dingqiang Li, Xiaoli Zhao, Yi Wang, Bin He. Separation Membranes with Long-Term Stability and High Flux Prepared Through Intramembrane Dopamine-Based Nanoparticle Assembly. Journal of membrane science, 2022, In Press.

　　文章鏈接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738822003106

　　（省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所 馬宇/供稿）