综述：膜技术与集成工艺去除水和废水中纳米塑料的最新进展

本综述系统总结了膜技术（MF/UF/NF/RO）及其与高级氧化（AOPs）、生物处理等集成工艺在纳米塑料（NPs，1-1000 nm）去除中的突破性进展，重点阐释了尺寸筛分、静电相互作用和氧化降解（如ZIF-8功能化STF传感器实现>99%去除率）等核心机制，并展望了MOF复合膜（通量恢复>97%）和智能响应膜等前沿方向。

　　

Abstract

纳米塑料（NPs）因其1-1000 nm的尺寸特性，可通过细胞膜渗透引发生物毒性，成为水处理领域的新挑战。研究表明，膜技术通过尺寸排阻（如UF膜截留率98.5%-100%）与静电吸附协同作用高效去除NPs，而集成工艺如膜生物反应器（MBR）更将去除率提升至99%以上。

Introduction

全球塑料产量从1950年150万吨激增至2024年4.6亿吨，伴随产生的NPs已在青藏高原雅鲁藏布江、南极海冰等极端环境中检出。NPs通过物理磨损（如PE颗粒）或光降解产生，其58-255 nm粒径范围（浓度1.67-2.08 μg/L）导致藻类到哺乳动物的广泛生物累积，并协同增强其他污染物毒性达18%。

Characteristics of NPs

NPs形态显著影响毒性：不规则碎片比球形颗粒更易引发细胞损伤。表面修饰（如COOH改性PS-NPs）会改变其环境行为，而DOM吸附可能促进NPs在土壤孔隙（<100 nm）中的迁移。

Standalone Membrane Processes

聚砜（PSF）超滤膜通过0.01 μm孔径实现高效截留，但面临机械损伤挑战。新型PEI-纤维素纳米纤维膜展现出97.3%通量恢复率，而ZIF-8修饰的锥形光纤传感器可实时监测NPs渗透。

Integrated Processes

电辅助膜过滤（Joule加热）将PVC-NPs降解效率提升至99.2%，而磁约束反应器通过Fe₃O₄@MOF实现NPs磁性分离。MBR中生物膜对PS-NPs的吸附量可达8.7 mg/g MLSS。

Mechanisms

关键机制包括：

1. 尺寸筛分（NF膜截留<300 nm NPs）

2. 静电吸引（阳离子膜对负电荷PS-NPs的吸附）

3. 氧化降解（•OH对PP-NPs的链式断裂）

Future Perspectives

智能膜（如pH响应型COF膜）和低能耗工艺（如光热催化-MF耦合）是未来方向，需重点解决膜污染（FRR<90%时需化学清洗）和NPs异质性（如PET与PA6差异）问题。