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在抗生素生产中，发酵液里的盐类干扰其分离纯化，纳滤膜（NF 膜）虽有应用潜力，但提升选择性与保持高渗透性仍是难题。研究人员用哌嗪和离子液体酒石酸胆碱（CHT）制备 NF 膜，优化后的膜水通量提升、抗生素截留率超 99%、NaCl 截留率仅约 0.5%，为高性能膜开发提供新思路。
在抗生素的生产过程中，一场 “分离大战” 正在发酵液里悄然上演。抗生素作为对抗感染的有力武器，大多由细菌或真菌发酵而来。为了让微生物们 “茁壮成长”，人们会在发酵时加入无机盐，比如氯化钠（NaCl）来调节渗透压。可这也带来了麻烦，发酵液里抗生素浓度本就不高，通常只有 0.1% - 5%（w/v），甚至更低。而高浓度的盐类就像一群捣乱分子，不仅干扰抗生素的回收，还影响其稳定性。
在这场 “分离大战” 中，纳滤膜（Nanofiltration membrane，NF 膜）成为了备受瞩目的 “选手”。NF 膜的分子截留量（MWCO）在 200 - 1000Da 之间，恰好能拦住个头较大的抗生素分子，同时放行 NaCl，实现一边浓缩抗生素，一边脱盐的神奇操作。而且，和传统的溶剂萃取、蒸发浓缩方法相比，NF 膜技术在常温低压下就能工作，既节省能源，又减少溶剂使用，性价比超高。
不过，NF 膜也有自己的 “烦恼”。目前，开发新型 NF 膜面临着重重挑战。比如，很多新型单体合成过程复杂，成本高昂；添加的纳米填料和聚合物基质 “相处” 得不太融洽，容易产生结构缺陷；更关键的是，想要在高抗生素截留率和低盐截留率之间找到完美平衡，简直难上加难，现有的膜选择性大多在 50 左右徘徊。所以，寻找一种简单高效的 NF 膜制备方法，成为了科研人员亟待攻克的难题。
为了解决这些棘手的问题，来自国外（文中未明确具体研究机构，从试剂采购地及致谢提及的 Kobe University 推测为国外研究团队 ）的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们把目光投向了离子液体（Ionic liquids，ILs）。离子液体凭借丰富的功能基团和超高的稳定性，在膜制备领域崭露头角。研究人员选择了酒石酸胆碱（Choline hydrogen tartrate，CHT）和哌嗪（Piperazine，PIP）作为水相单体，与均苯三甲酰氯（Trimesoyl chloride，TMC）通过界面聚合反应（Interfacial polymerization，IP）制备 NF 膜。
最终，研究人员成功制备出了性能卓越的 NF 膜。优化后的膜水通量达到 14.2 L?m?2·h?1·bar?1 ，是对照膜的两倍；抗生素截留率超过 99%，而 NaCl 截留率却低至约 0.5%。四环素（Tetracycline）与 NaCl 的选择性达到 111，比对照膜提高了 1.6 倍。此外，多阶段过滤实验（包括预浓缩、透析过滤和后浓缩）也成功展示了该膜在富集抗生素的同时实现高纯度分离的巨大潜力。这项研究成果发表在《Desalination》上，为高性能抗生素脱盐膜的开发提供了全新的思路，就像为这场 “分离大战” 注入了一剂 “强心针”，让人们看到了高效分离抗生素和盐类的新希望。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是界面聚合技术，通过将含有 PIP 和 CHT 的水相单体与溶解在有机相中的 TMC 反应，制备出 PIP + CHT/TMC 膜；其次，利用各种表征手段对膜的结构和性能进行分析，如对膜表面性质进行系统表征，以此来评估膜对盐和抗生素的分离性能；最后通过多阶段过滤实验，考察膜在抗生素 - 盐混合溶液中的浓缩性能和抗生素富集能力。
下面来看具体的研究结果：
- 膜的制备与结构调控：在界面聚合过程中，PIP 作为主胺单体，其氨基（?NH2）与 TMC 发生酰胺化反应，构建起聚酰胺（Polyamide，PA）网络。而富含羟基的 CHT 不仅作为共聚单体参与反应，还能通过氢键调节水相中的反应动力学。在碱性条件下，CHT 的羟基去质子化，增强了与 TMC 的反应活性。这种独特的作用使得聚合速率得到控制，最终形成了更薄、更疏松的 NF 选择性层。
- 膜的分离性能：经过优化的膜展现出优异的分离性能。在水通量方面，达到了 14.2 L?m?2·h?1·bar?1 ，远超对照膜。在截留率上，对抗生素的截留率大于 99%，对 NaCl 的截留率却维持在极低的约 0.5%。四环素与 NaCl 的选择性高达 111，相比对照膜有显著提升。
- 多阶段过滤实验效果：研究人员进行了多阶段过滤实验，包括预浓缩、透析过滤和后浓缩。实验结果表明，该膜能够有效富集抗生素，同时确保高纯度的分离，进一步验证了其在实际应用中的潜力。
研究结论与讨论部分指出，这项研究成功开发出一种简便的制备高性能 NF 膜的策略。将离子液体 CHT 引入到 PIP 和 TMC 的界面聚合过程中，使制备的膜拥有更薄、更疏松且亲水性更强的选择性层。这不仅大幅提升了水通量，还实现了高抗生素截留率和超低 NaCl 截留率，显著提高了抗生素 / NaCl 的选择性。这种新型膜在抗生素脱盐领域展现出巨大的应用价值，为后续高性能 NF 膜的设计和开发提供了重要的参考依据。它有望推动抗生素生产工艺的优化，降低生产成本，提高产品质量，对整个抗生素产业的发展具有深远的意义。
