两性离子SBMA基纳滤膜的合成技术、抗污染机制及未来展望：应对全球水危机的创新解决方案

这篇综述系统探讨了磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯（SBMA）基两性离子纳滤膜（NF）在平衡高水渗透性、有效溶质截留和抗污染性方面的突破性进展。文章详细解析了有机/无机污染、胶体/生物污染（biofouling）的相互作用机制，并对比了表面涂覆（surface coating）、接枝（grafting）和物理共混（blending）等SBMA集成策略，为开发兼具耐久性和可持续性的下一代水处理膜提供了理论指导。

　　

Highlight

两性离子SBMA基纳滤膜：合成技术、抗污染机制与未来展望

分类与污染机制

理解膜污染机制需深入探究结构-性能关系。Ostuni提出抗污染材料的四大特性：亲水性、电中性、氢键受体存在和氢键供体缺失。尽管羟基富集材料存在例外，但SBMA通过同时携带阳离子（-N⁺(CH₃)₂）和阴离子（-SO₃^-）基团，形成致密水合层，赋予膜表面超亲水性和电荷中性，从而有效抵抗蛋白质吸附和生物膜形成。

应用基础原理

纳滤膜通量（flux）计算公式为J = V/(A×Δt)，其中A为膜有效面积（cm²），V为渗透水体积（L），Δt为渗透时间（h）。通量衰减率（FDR）反映污染程度，计算公式为FDR = 1 - J_t/J₀，J₀为初始通量，J_t为实时通量。

合成与制备策略

SBMA单体（N-(3-磺丙基)-N-甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基铵甜菜碱）通过自由基聚合形成物理交联凝胶网络（图7a）。其独特的“反聚电解质效应”使聚合物在高盐环境中仍保持溶解性，为制备耐盐纳滤膜奠定基础。

两性离子SBMA基纳滤膜

基于尺寸排阻（steric exclusion）和Donnan效应，SBMA改性膜对二价离子（如Ca²⁺）截留率达90%以上。在饮用水净化领域，该膜可同步去除内分泌干扰物（如双酚A）和重金属，通量恢复率（FRR）较传统膜提高40%。

总结与展望

两性离子膜通过抑制蛋白质迁移和细菌增殖，成为对抗非迁移性/增殖性污染的理想选择。未来需优化SBMA与聚酰胺（PA）基体的界面相容性，并开发规模化连续生产工艺，以应对全球水处理行业对高效、可持续技术的迫切需求。