在当前水资源紧张、污水排放压力剧增的背景下,膜分离技术正迅速成为水处理行业中的“王牌选手”。其中,超滤膜因其高效过滤能力和节能优势,在市政污水、工业废水乃至食品、医药等领域都大放异彩。然而,膜污染问题始终是一个绕不开的“拦路虎”——膜孔被蛋白质、油脂等污染物堵塞后,通量下降、寿命缩短,使用成本随之增加。
为了打破这一瓶颈,科研人员不断尝试通过膜材料的结构改性来提升其抗污染性能。今天要聊的,就是一种新型的改性超滤膜——PAN-PAMAM膜,它在提高抗污染能力方面展现出了令人振奋的表现。
PAN-PAMAM膜是以聚丙烯腈(PAN)为基础,接枝聚酰胺-胺树枝状高分子(PAMAM)制得的一种复合超滤膜。简单来说,就是在传统的PAN膜基础上“植入”了PAMAM这种特殊的分子结构,从而赋予膜材料更多亲水性和功能性。
这类结构上的改性不仅能增强膜的亲水性,还能在表面生成大量羧基官能团。这些亲水性强的“抓手”能有效减少污染物在膜表面的吸附,起到天然的抗污染屏障作用。
研究团队采用了原位接枝共聚结合非溶剂致相分离法(NIPS)来制备PAN-PAMAM膜,并进一步使用乙醇胺(ETA)进行表面修饰。其中,用ETA与NaOH的混合溶液处理后的膜表现尤为出色,其表面更加亲水,抗污染能力显著提升。在模拟蛋白污染环境中,膜通量恢复率高达90%以上,说明污染物更容易从膜表面脱附,清洗更简单,使用更长久。
值得一提的是,在这一研究过程中,所用的PAMAM不仅纯度要求高,而且对改性效果至关重要。中新康明作为专业的功能材料制备企业,已具备稳定制备和定制化改性PAMAM的能力,尤其在公斤级大批量生产方面经验丰富,可为膜材料开发提供高质量、可持续供应的原料支持。目前公司已成功为多家膜材料研发单位提供定制化PAMAM产品,并深度参与下游膜应用的联合开发,助力研究成果更快转化落地。
膜污染,其实本质上就是污染物与膜表面发生“物理+化学”的纠缠。通过XDLVO理论分析,研究人员深入探讨了膜与蛋白质(如BSA)之间的作用机制。结果表明,经过ETA/NaOH处理的PAN-PAMAM膜在极性相互作用方面有明显优势——也就是说,污染物想靠近它会更“吃力”,一旦吸附上了,也更容易“被赶走”。
这就好比膜的表面穿了一层“防污外套”,不仅防水防油,还能自动驱逐脏东西。这样的性能无疑为水处理设备的长效运行提供了可靠保障。
如今,这种PAN-PAMAM膜已在多项水处理应用中展现出不俗实力。无论是在含有大量蛋白质和有机污染物的食品工业废水处理,还是在需要高纯度水质的医药、生物制药领域,这种高通量、高抗污的膜材料都具备强大优势。
未来,随着对膜污染机理理解的加深,以及新型改性技术的不断涌现,PAN-PAMAM超滤膜有望成为水处理行业的“主力军”。而像中新康明这样拥有功能材料定制能力的企业,也将持续在材料端为行业升级提供坚实支撑——让“净水”从实验室走进千家万户,让“膜技术”更贴近产业与生活。