两性离子三乙醇胺接枝纳滤膜用于可持续抗生素回收：高渗透性与抗污染性能的协同突破

本研究开发了一种新型两性离子三乙醇胺（ZTEA）接枝纳滤膜（PA-ZTEA），通过简易表面接枝技术显著提升膜性能。该膜在保持98%红霉素（ERY）截留率的同时，纯水渗透性提升至20.3 L·m-2·h-1·bar-1，NaCl/ERY分离因子达58.4，连续操作中ERY浓缩倍数为2.95。其独特的水合层结构赋予优异抗污染性能（如94.0%十二烷基硫酸钠通量恢复率），为发酵液抗生素回收提供高效低碳解决方案。

　　

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Materials

聚醚砜（PES）基底膜（直径47 mm，平均孔径0.22 μm）购自Merck Millipore公司（美国）。NaCl、Na₂SO₄、MgSO₄、MgCl₂·6H₂O、甘油（92 Da）、D(+)-葡萄糖（180 Da）、蔗糖（342 Da）、聚乙二醇600（PEG 600）和聚乙二醇1000（PEG 1000）均购自日本和光纯药株式会社。哌嗪（PIP）（98%）和...

Membrane characterization

PA与PA-ZTEA膜的FTIR光谱（图2a）揭示了成功的表面改性。PES基底在1722 cm^-1处显示亲水预处理产生的-COOH特征峰。界面聚合后，PA膜在1722 cm^-1处保留未反应酰氯基团水解的羧基峰，同时在1630 cm^-1处出现酰胺键（N-C=O伸缩振动）显著峰。ZTEA接枝后，PA-ZTEA膜在1045 cm^-1处新增S=O伸缩振动峰，证实了磺酸基团的成功引入。XPS分析（图2b）进一步验证了硫元素（S 2p峰）的存在，且氮硫原子比（N/S）从初始的22.1降至4.8，表明ZTEA高密度接枝。

Conclusion

本研究通过简易表面接枝ZTEA单体，开发出两性离子PA-ZTEA膜。改性显著增强表面亲水性，形成更疏松的聚酰胺-聚酯微观结构并增加自由体积，将水渗透性从10.5提升至20.3 L·m^-2·h^-1·bar^-1，同时保持高抗生素截留率。优化膜展现出卓越选择性（NaCl/ERY=58.4）和操作稳定性，在模拟发酵液连续运行中实现ERY浓缩因子2.95，显著优于原始PA膜（1.63）。其抗污染性能（如94.0% SDS通量恢复率）归因于抑制污染物吸附的水合层。该工作为抗生素回收提供了一种高效且可持续的膜技术策略。