综述：通过下一代表面工程膜技术实现重金属去除的水安全保障

这篇综述系统探讨了表面工程膜技术（如纳滤NF、反渗透RO、吸附膜AM、离子交换IEM和电渗析ED）在重金属去除中的前沿进展，重点分析了膜特性（渗透性、选择性、抗污染性）与改性策略（功能化、涂层、掺杂、接枝）的协同优化，为开发高效可持续的水净化技术提供了跨学科视角。

　　

Key Properties in Next-Gen Membranes for Heavy Metal Treatment
新一代膜技术的核心性能指标聚焦于孔隙结构（0.5-2 nm的精确调控）、亲水性（接触角<30°）和表面电荷（Zeta电位<-30 mV）。通过金属有机框架(MOFs)掺杂可同时提升孔隙率（>80%）与化学稳定性，而仿生贻贝蛋白涂层使聚偏二氟乙烯(PVDF)膜获得pH响应特性，在酸性条件下对Pb²⁺
的截留率提升40%。

Pressure Driven Process (Nanofiltration and Reverse Osmosis)
纳滤膜通过尺寸排阻与Donnan效应协同作用，对Cd²⁺
/Cu²⁺
的去除率达92-98%。最新石墨烯氧化物(GO)复合膜展现超高水通量（45 L/m²
·h·bar），而掺氮碳量子点(N-CQDs)使聚酰胺RO膜对As³⁺
的截留率突破99.5%。

Adsorptive Membrane (AM)
氨基功能化聚乙烯亚胺(PEI)接枝膜通过配位作用特异性捕获Hg²⁺
（吸附量达498 mg/g），磁性Fe₃
O₄
@SiO₂
复合膜则实现磁场辅助再生。值得注意的是，生物质衍生碳膜对Cr(VI)的吸附遵循Langmuir模型（R²

0.99）。

Ion exchange Membranes and Electrodialysis
磺化聚醚醚酮(SPEEK)阳离子交换膜在电渗析中展现优异选择性（Na⁺
/Pb²⁺
分离因子达6.8）。新型双极膜将重金属回收率提升至85%，而脉冲电场技术使能耗降低30%。

Regeneration of Membrane for Heavy Metal Removal
超声-化学清洗联用可使污染膜通量恢复率达95%，氧化石墨烯(GO)涂层膜通过光催化自清洁实现200次循环稳定性。pH响应型膜在酸性洗脱液中实现Cu²⁺
的定向释放（效率>90%）。

Emerging Fabrication Techniques of Membranes
非溶剂致相分离(NIPS)法制备的指状孔结构膜比传统膜通量提高3倍，静电纺丝PAN/ZnO纳米纤维膜对Cd²⁺
吸附容量达1120 mg/g。3D打印技术已实现孔径梯度变化的定制化膜制备。

Conclusion, Challenges, and Future Perspectives
当前膜技术面临重金属选择性不足（特别是单价离子分离）、长期稳定性（<2年使用寿命）和规模化成本（>$50/m²
）三大瓶颈。智能响应膜、AI辅助膜设计及膜蒸馏-电吸附耦合系统将成为未来突破方向。