【摘 要】
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纳滤可有效分离小分子和盐离子，越来越广泛的应用于废水处理、水纯化、脱盐、食品加工和生物分离等领域。纳滤分离机理主要包括分子排阻和电荷作用，纳滤膜的分离层被认为是由聚合物链段组成的三维网络，其分离行为主要取决于分离层的有效孔径和所带电荷。纳滤分离层的材料通常是亲水且在水溶液中易水合以及离子化，因此纳滤分离层的构象和离子化状态会受到周围环境的影响，尤其是pH和离子强度。纳滤作为一种典型的压力驱动膜过程
【机 构】
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生化工程国家重点实验室,中国科学院过程工程研究所,中国科学院大学,北京,100190
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纳滤可有效分离小分子和盐离子，越来越广泛的应用于废水处理、水纯化、脱盐、食品加工和生物分离等领域。纳滤分离机理主要包括分子排阻和电荷作用，纳滤膜的分离层被认为是由聚合物链段组成的三维网络，其分离行为主要取决于分离层的有效孔径和所带电荷。纳滤分离层的材料通常是亲水且在水溶液中易水合以及离子化，因此纳滤分离层的构象和离子化状态会受到周围环境的影响，尤其是pH和离子强度。纳滤作为一种典型的压力驱动膜过程，其浓差极化和膜污染主要受膜面剪切力和跨膜压力/通量的影响。本文通过对纳滤膜过程中pH值，离子强度、膜面剪切力和跨膜压力/通量的优化和影响机理探讨，来强化纳滤分离选择性并控制膜污染。提出了显性离子、共离子竞争、盐析效应诱发孔溶胀和电荷诱发浓差极化等假说，并修正了传统的临界通量概念，用于解释并优化纳滤膜过程的分离选择性和膜污染控制。由于膜污染无法完全消除，且污染物对纳滤膜的污染行为实际上是分子在膜面/内的固定化过程，受此启发，我们提出了“污染诱发”酶固定化技术。将生物酶以压力驱动过滤的方式包埋在纳滤膜支撑层内，再利用聚多巴胺仿生涂层将酶封装在膜内，制备具有分离、吸附和催化功能的多功能纳滤膜。首先利用膜污染模型优化了酶固定化过程，探讨了膜内部结构和材料对酶固定化效率和酶活保持的影响。然后以漆酶为例，将制备的多功能膜应用于微量污染物(如双酚A)的去除，解析了各个功能对双酚A去除的贡献并验证了多功能的协同效应，发现多功能膜能克服由浓差极化和污染物在膜面溶解扩散引起的截留率下降(选择性下降)，实现对微量污染物的稳定高效去除，另外，催化功能可以减少污染物在纳滤膜面和孔内的累积，从而控制膜污染的形成。
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