综述：膜技术中的单宁酸：水净化中抗污染可持续制备方法

这篇综述系统阐述了天然多酚单宁酸（TA）在膜技术中的创新应用（2020-2025），重点分析了其通过氢键、金属配位（MPN）和共价交联等机制提升膜亲水性、抗污染性及选择性的作用。TA改性膜在油水分离（通量>690 Lm?2h?1）、染料脱除（截留率>99%）和智能光热系统（AI辅助设计）中表现卓越，兼具环境友好与工业化潜力，为可持续分离技术提供新范式。

　　

单宁酸在膜技术中的分子作用机制

单宁酸（TA）作为植物多酚的典型代表，其分子结构中的没食子酰基团（C₇₆H₅₂O₄₆）赋予其独特的化学特性。通过酚羟基的氢键网络、Fe³⁺等金属离子的配位作用（形成MPN），以及醌类氧化产物的共价交联能力，TA能在膜表面构建超薄功能层。这种改性显著提升膜表面亲水性（接触角降低>50%），并通过π-π堆积作用有效吸附有机污染物。

前沿制备技术进展

2020-2025年间，TA改性膜技术呈现三大创新方向：

1. 1.

   共沉积技术：TA与聚乙烯亚胺（PEI）等聚合物协同沉积，一步法构建抗污染层；

2. 2.

   金属-酚醛网络（MPN）：TA-Fe³⁺配位形成的纳米级选择层使纳滤膜对染料/盐的分离因子提升3倍；

3. 3.

   有机-无机杂化：TA诱导生成的Ag纳米颗粒使膜具备持续抗菌性（抑菌率>95%）。

水处理应用突破

在含油废水处理中，TA/Fe³⁺改性膜展现690 Lm^?2h^?1的超高通量，同时保持99%的乳化油截留率。对于印染废水，TA-聚乙烯亚胺共沉积膜对刚果红的脱色效率达99.8%，且经10次污染-清洗循环后通量恢复率仍保持92%。

抗污染性能的分子基础

TA的酚羟基通过以下途径抑制污染：

• •

  形成水合层阻碍蛋白质吸附（BSA吸附量降低76%）；

• •

  醌结构破坏微生物细胞膜（大肠杆菌存活率<15%）；

• •

  Fe³⁺配位网络阻隔有机污染物渗透。

工业化潜力与挑战

尽管TA改性膜成本较传统材料降低40%，但长期运行中涂层稳定性（尤其在pH>10环境）仍是瓶颈。新兴的光热耦合系统（太阳光驱动自清洁）和AI预测模型（优化TA沉积参数）为规模化应用提供新思路。未来研究需聚焦复杂水质适应性及TA与其他多酚（如儿茶素）的协同效应。