银基金属有机框架复合微滤膜的抗菌与亲水性修复研究

为解决膜技术中因疏水性和生物污垢导致的水通量下降及细菌污染问题，研究人员通过将银基金属有机框架（Ag-MOFs，包括Ag-2MI、Ag-BDC和Ag-BTC）嵌入聚醚砜（PES）膜中，显著提升了膜的亲水性、水通量及抗菌性能。研究通过XRD、FTIR、SEM等技术验证了MOFs的结构稳定性，并证实Ag-IM膜具有最高的通量恢复率（FRR）和银离子缓释能力。该研究为开发高性能水净化膜提供了新策略。

　　

水污染治理是当前全球面临的重大挑战，而膜分离技术因其高效、环保的特性成为研究热点。然而，传统膜材料普遍存在疏水性强、易受生物污垢（biofouling）影响的缺陷，导致水通量下降和运行成本增加。更棘手的是，细菌在膜表面形成的生物膜会进一步堵塞膜孔，降低过滤效率。针对这些问题，赞詹大学的研究团队创新性地将银基金属有机框架（Ag-MOFs）引入聚醚砜（PES）膜中，开发出兼具高亲水性和抗菌功能的混合基质膜（MMMs）。这项突破性研究发表在《Inorganic Chemistry Communications》上，为下一代水处理膜的设计提供了重要参考。

研究团队采用溶剂浇铸法将三种Ag-MOFs（Ag-2MI、Ag-BDC和Ag-BTC）嵌入PES基质，通过X射线衍射（XRD）验证晶体结构，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析化学键合，扫描电子显微镜（SEM）观察形貌特征。水通量测试和抗菌实验分别评估了膜的性能提升效果，原子吸收光谱（AAS）监测银离子释放动力学。

Characterization of synthesized Ag-MOFs
XRD图谱显示Ag-2MI呈现典型八面体晶体结构（2θ=16.8°、22.4°），Ag-BDC为多面体形态，Ag-BTC则形成六方颗粒。SEM证实MOFs均匀分散于膜中，未出现相分离现象。

Performance evaluation
含Ag-2MI的膜表现出最高水通量（提升约2.3倍）和通量恢复率（FRR达92%），这归因于其独特的孔道结构和亲水性表面。抗菌测试显示，该膜对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抑菌率均超过99%。

Controlled release mechanism
AAS数据表明，Ag-BTC膜能持续释放Ag⁺（72小时后仍保持0.8 ppm浓度），这种缓释特性有效延长了抗菌周期。

该研究成功实现了三大突破：首先，通过室温合成法获得高结晶度Ag-MOFs，解决了传统高温制备的能耗问题；其次，MOFs的引入使膜接触角从78°降至42°，显著提升亲水性；最后，银离子的可控释放机制（controlled release）避免了短期爆发性释放导致的毒性问题。这些发现不仅为抗生物污垢膜材料开发提供了新思路，其温和制备工艺更具备工业化应用潜力。值得注意的是，研究首次系统比较了不同配体（2MI/BDC/BTC）对银释放动力学的影响，填补了该领域的研究空白。正如通讯作者Mir Saeed Seyed Dorraji强调的，这种"结构-性能"关系的阐明为后续功能化MOF膜设计奠定了理论基础。