Ag@UiO-66-NH2固定化与亲水聚合物刷接枝协同构建抗污染PBI纳滤膜实现染料/盐高效分离

针对纺织印染废水中膜污染严重和染料/盐分离效率低的问题，天津工业大学团队通过Ag@UiO-66-NH2纳米颗粒固定化和聚醚胺（PPG/PEG）刷接枝，开发出兼具抗菌性和抗有机污染的PBI松散纳滤膜（LNM）。该膜对甲基红染料的截留率提升至59.6%，盐截留率<10%，经4次污染循环后通量恢复率仍超90%，为复杂印染废水处理提供了新策略。

　　

纺织印染废水处理正面临严峻挑战——每年数百万吨含高色度染料和高盐度的废水被排放，传统处理方法如化学脱色和高级氧化工艺（AOPs）因成本高、效率低难以满足需求。膜分离技术虽具有能耗低、操作简便的优势，但膜污染问题严重制约其长期稳定性。松散纳滤膜（LNM）因其介于超滤和传统纳滤之间的孔径特性，在染料/盐分离中展现出独特优势，然而有机污染和生物污染的协同作用常导致膜性能急剧下降。

天津工业大学研究团队在《Desalination》发表的研究中，创新性地将抗菌材料Ag@UiO-66-NH₂与亲水聚合物刷接枝技术相结合，构建了具有三维抗污染层的聚苯并咪唑（PBI）基纳滤膜。该研究通过金属有机框架（MOF）材料UIO-66-NH₂负载银纳米颗粒实现Ag⁺可控释放，同时采用聚乙二醇（PEG400）和聚丙二醇（PPG）接枝形成物理屏障和 hydration layer（水化层），实现了抗污染性能的协同提升。

关键技术包括：1）溶剂诱导相转化法制备PBI基膜；2）Ag@UiO-66-NH₂纳米颗粒的合成与表征；3）表面引发聚合接枝聚醚胺；4）采用死端过滤系统评估染料/盐分离性能；5）牛血清蛋白（BSA）吸附实验和循环污染测试评估抗污性能。

材料表征验证改性效果
FTIR和XPS分析证实了UIO-66-NH₂中Zr₄O₄团簇的成功合成以及Ag NPs的均匀负载。SEM显示接枝后膜表面形成致密刷状结构，接触角测试表明亲水性显著提升（水接触角降低27°）。

分离性能突破
改性膜对甲基红（298.3 Da）的截留率从16.8%提升至59.6%，而对Na₂SO₄等盐分的截留率始终<10%。在模拟印染废水测试中，对工业染料的截留率稳定在90%以上，且表面活性剂存在不影响性能。

抗污染机制解析
接枝层通过空间位阻效应和 hydration layer 双重作用抑制BSA吸附，通量恢复率（FRR）达92.4%。Ag⁺持续释放使对大肠杆菌的抑菌率达99.3%，四轮污染循环后性能无衰减。

该研究开创性地将MOF基抗菌材料与聚合物刷接枝技术耦合，解决了传统改性方法无法同时克服有机/生物污染的难题。所开发的膜材料在保持高染料/盐选择性的前提下，通量达42.7 LMH/bar（提升23%），为纺织废水资源化提供了可行方案。这种"抗菌-抗污"双功能设计策略，可拓展至制药、食品等领域的膜分离应用，推动绿色水处理技术发展。