综述：膜蒸馏系统处理水中新兴污染物的研究进展：去除效率提升与膜污染控制

本综述系统探讨了膜蒸馏(MD)技术在处理新兴污染物(ECs)中的潜力，重点分析了影响去除效率的关键参数（如污染物挥发性、疏水性）、膜污染机制及改性策略（表面涂层、化学接枝等），并创新性提出MD与高级氧化工艺(AOPs)/生物降解技术的耦合系统，为复杂ECs污染治理提供理论支撑。

　　

膜蒸馏技术对抗"隐形杀手"：新兴污染物的高效截留战

近年来，全氟化合物(PFAS)、药物和个人护理用品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)等新兴污染物(ECs)因其持久性和潜在健康风险成为环境治理新挑战。这些"隐形杀手"在ng/L~μg/L级浓度即可通过食物链产生生态风险，传统水处理技术难以有效应对。

膜蒸馏的独特优势与挑战

膜蒸馏(MD)作为热驱动膜分离技术，凭借其非依赖渗透压的截留特性，对非挥发性ECs展现>99.9%的去除率（如降血脂药苯扎贝特）。其核心机制是利用疏水膜界面两侧的蒸汽压差驱动水分子传输，同时将污染物截留在进料侧。相比反渗透(RO)、纳滤(NF)等高压驱动工艺，MD在低温条件下对热敏感化合物更具优势。

但技术瓶颈同样明显：PFAS中的全氟辛酸(PFOA)去除率<60%，且普遍存在膜污染问题。研究发现，ECs在膜表面的富集会引发两种污染机制：疏水性污染物通过吸附作用直接堵塞膜孔；带电物质则与膜面发生静电相互作用形成污染层。更棘手的是，某些ECs（如双酚A）会改变膜表面张力，导致膜润湿失效。

膜改性技术的突破性进展

为提升抗污染性能，研究者开发出三大改性策略：

1. 1.

   表面涂层技术：通过聚多巴胺(PDA)涂层构建亲水屏障，使牛血清蛋白污染层接触角从90°降至65°

2. 2.

   等离子体处理：在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面引入羧基，通量恢复率提升40%

3. 3.

   纳米复合材料：掺入TiO₂纳米颗粒的膜兼具光催化性能，在UV照射下可降解吸附的ECs

特别值得注意的是，具有光热转换能力的改性膜能利用太阳能驱动MD过程，实现能耗降低30%的同时，其表面温度梯度还可抑制污染物沉积。

耦合系统的协同增效

单纯的截留浓缩并非治本之策。创新性的MD-AOPs耦合系统展现出惊人潜力：

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  电芬顿-MD系统：在膜阴极原位产生H₂O₂，磺胺甲恶唑降解率提升至98%

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  生物膜-MD组合：将浓缩液导入生物反应器，卡马西平矿化效率达85%

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  光伏驱动系统：太阳能电池直接驱动MD模块，实现全过程零碳排放

这些系统通过"截留-降解"双效机制，既避免了ECs的二次污染，又突破了传统MD的浓度限制。

未来发展方向

尽管改性膜和耦合系统取得进展，MD技术仍需解决三大核心问题：

1. 1.

   复杂水质基质中多污染物协同作用机制

2. 2.

   长期运行下膜性能衰减规律

3. 3.

   规模化应用的能耗优化方案

随着新型智能响应膜材料和模块化设计的发展，MD技术有望成为水环境中ECs治理的关键技术利器。正如研究者所言："这不是简单的膜分离革命，而是一场关乎水资源安全的科技攻坚战。"