氨氮与BSA膜污染的相互作用机制研究：揭示膜蒸馏处理养殖废水的关键影响因素

为解决循环水养殖系统(RAS)中溶解有机物(DOM)和氨氮积累导致的膜污染问题，研究人员系统研究了氨氮对牛血清蛋白(BSA)在直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程中的截留率及膜污染的影响。结果表明，氨氮通过抑制BSA单体的热聚集降低截留率并加剧污染，而高浓度氨氮因水化效应增强反而缓解污染。该研究为DCMD在RAS中的规模化应用提供了理论依据。

　　

全球气候变化和过度捕捞正威胁水生生物多样性，循环水养殖系统(RAS)因其环境友好特性成为传统高密度养殖的替代方案。然而，RAS运行中溶解有机物(DOM)和氨氮的积累会阻碍消毒过程、滋生有害细菌，直接影响养殖生物存活。尽管吸附、高级氧化等技术可用于DOM去除，但直接接触式膜蒸馏(DCMD)凭借高效去除DOM和无机物、可利用工业废热等优势脱颖而出。然而，氨氮与蛋白质类DOM的协同作用如何影响DCMD性能尚不明确，这成为制约技术应用的关键瓶颈。

重庆大学的研究团队通过系统实验揭示了氨氮与牛血清蛋白(BSA)在DCMD中的相互作用机制。研究采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察膜形貌变化，结合界面相互作用能分析，探究了BSA浓度、氨氮浓度、pH、进料温度等参数对污染的影响。

Effect of BSA concentration on the DCMD process
实验显示，无氨氮时BSA截留率超99%，但氨氮存在会通过抑制BSA单体热聚集降低截留率。高浓度BSA导致膜部分润湿，渗透电导率上升。

Conclusions
研究证实氨氮浓度升高会增强水化效应，提升BSA与膜间能垒，从而改善截留率并减轻污染。当BSA未发生热解折叠(50°C、pH4/6时)，铵离子主要通过电荷屏蔽机制影响污染；反之则会抑制BSA聚集，促使单体穿透膜层加剧污染。

该研究首次阐明了氨氮浓度与操作参数对蛋白质污染的协同作用规律，为DCMD在RAS中的工艺优化提供了理论支撑。通过揭示BSA热变性状态与膜污染的关联性，提出了针对不同水质条件的运行策略，对实现养殖废水高效处理具有重要指导意义。