《Processes》：A New Method to Improve the Accuracy of Total Organic Carbon Measurement in Carbonate Rocks
由于聚偏氟乙烯（PVDF）基材料具有高机械强度、耐磨性和耐水解性等优异性能，已被广泛用于制备厌氧膜生物反应器（AnMBRs）中用于废水处理的膜。尽管AnMBRs可被视为高效生物反应器，但由有机、无机和生物污染物引起的膜污染仍是一个不可避免的挑战。为缓解此问题，本综述系统总结了包括交联、表面涂层和组装在内的改性方法，用于将功能材料和无机纳米颗粒负载到膜表面。此外，本综述指出，具有增强导电或防污性能的改性PVDF基膜可有效应用于AnMBRs，与使用原始PVDF膜相比，可获得更好的化学需氧量（COD）去除效率。与以往综述不同，本综述提出了利用原始PVDF膜的技术强化策略，包括电化学AnMBR（electro-AnMBR）和厌氧流化床膜生物反应器（AFMBR）。两者在缓解膜污染方面均显示出相对于传统AnMBR构型的巨大潜力。自然而然地，本综述强调了将这些强化策略与改性PVDF基膜相结合的关键需求，因为该结合领域的研究相对较少。因此，本综述为PVDF膜的改性方法以及利用改性PVDF基膜的技术强化策略提供了全面指导。
1. 引言
厌氧消化（AD）技术作为废水处理中的共识，是一种可持续且高效的解决方案，具有产生丰富生物能源、低营养物和能量需求以及最少剩余污泥产量等显著优点。各种AD生物反应器可分为连续搅拌釜反应器、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧序批式反应器和AnMBRs等。AnMBRs作为代表性高效厌氧生物反应器之一，具有占地面积小、生物质完全截留、增强COD去除效率和高生物能源产量等特点。在AnMBRs中，膜在固液分离和微生物附着中起关键作用。然而，膜污染可被视为长期运行中不可避免的瓶颈，这可归因于颗粒、有机化合物、胶体和微生物在膜表面的积累。可逆污染可导致跨膜压差（TMP）增加和水通量降低，而不可逆污染则因频繁更换膜而带来更高的运行和能源费用。实践中，膜污染是一个多因素现象，包括有机、无机和生物污染，主导污染类型可决定适当膜材料的选择。
2. 应用于AnMBR的膜
2.1. AnMBR和膜污染简介
AD技术涉及四个连续生物转化阶段，包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷。在这些阶段中，水解菌、产酸菌、产乙酸菌和产甲烷古菌（MPA）在厌氧反应器内协同作用。AnMBR可被视为一种高效厌氧反应器，因为它不仅整合了有机化合物生物降解的AD过程，还整合了液相和气相的膜分离。具体而言，膜的引入实现了水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的完全解耦。此外，膜过滤有效防止了微生物在出水中的损失，确保微生物生物量的充分截留。因此，AnMBR具有低剩余污泥、高效污泥减量、超过90%的COD去除效率、优异出水水质和生物质截留以及紧凑结构等优点。然而，在AnMBR连续运行期间，膜污染和相关的渗透性下降仍是不可避免的挑战。膜污染可分为两种类型：一种源于膜与悬浮固体、胶体颗粒或溶解物质之间的相互作用，导致膜表面可逆和不可逆沉积甚至滤饼层形成；另一种涉及非生物降解污染物在膜孔内的沉积，导致孔堵塞。膜污染的成因可归因于生物、有机和无机污染三类。生物污染主要指由代谢活动和膜表面生物膜形成引起的污染。有机污染中，蛋白质、腐殖质、胞外聚合物（EPSs）和其他有机物因其疏水特性而被视为贡献者。无机污染可归因于Ca2+、Mg2+、Fe3+等阳离子和CO32?、SO42?、PO43?等阴离子引起的沉淀效应。因此，膜是AnMBR中最重要的组件，开发高效防污膜以延长其运行时间已引起研究者关注。
2.2. 应用于AnMBR的典型膜
用于膜合成的材料决定了AnMBR的特性和性能。AnMBR中常用材料主要为无机材料，包括陶瓷、金属和聚合物基材料。无机膜具有耐高压和高温、渗透性和低能耗等竞争优势，但价格过高、低弹性和抗碱性差对其大规模应用构成重大挑战。聚合物基膜由聚丙烯、PVDF、聚乙烯、聚醚砜和聚酰胺等复合材料组成，更常用于AnMBR。与其他聚合物膜相比，PVDF因其高耐水性和耐腐蚀性、平衡机械强度和高热稳定性而成为最广泛使用的材料之一。膜也可根据几何形状分类，包括平板、多管和中空纤维构型。在AnMBR长期运行中，平板和中空纤维膜是浸没式（内部）AnMBR中的典型构型，而所有三种形状均可配置在外部AnMBR中。同时，由于膜污染在AnMBR中不可避免，通过材料改性合成防污膜可有效缓解此问题。通常，将导电材料添加到膜表面可缓解污染。根据先前研究，用颗粒活性炭、粉末活性炭或磁铁矿等导电材料改性的膜可增强膜表面的直接种间电子传递（DIET），因为导电聚合物具有高灵活性和低密度。然而，适度导电掺杂可在DIET促进和生物污染抑制之间取得平衡，而过度负载可能加剧不可逆污染。
3. PVDF膜
3.1. 传统PVDF膜及其合成方法
传统PVDF膜具有高机械强度、热稳定性和化学稳定性、耐磨性和耐水解性以及易获取等优点，因此在能量存储、物质分离、生物传感、气体净化和废水处理等广泛领域显示出巨大应用潜力。PVDF纳米纤维可分为至少五种不同晶相，包括非极性α相和极性β、γ、δ和ε相。在这些晶相中，α相PVDF在合成过程中具有非凡的热力学稳定性，可被视为各条件下的最优相。具体而言，α相PVDF呈现TGTG'螺旋构象，其中-CH2-CF2-重复单元规则堆叠，CF2和CH2基团位于分子链相对侧。在此构象中，每个分子链的偶极指向相反方向，导致净偶极矩。另一方面，β相PVDF呈现锯齿形全反式结构，赋予其固有自发极化。β相PVDF的分子链采用平面锯齿形（全反式）构象，所有CF2基团位于链同侧。此结构增强自发极化强度，并赋予最高电活性，包括压电性、热释电性和铁电性。因此，当处理低浓度无机离子有机废水时，α相PVDF膜更易吸附蛋白质或多糖等疏水性有机污染物。相反，当处理含高浓度Ca2+、Mg2+和磷酸盐等无机污染物废水时，β相PVDF膜促进无机晶体成核和结垢污染。上述机制仅适用于原始PVDF膜，表面改性可能逆转特定晶相相关的污染趋势。
生产PVDF膜的方法各异，决定膜结构和性能。相转化法是生产PVDF膜的典型技术，通常可分为NIPS、TIPS、低温热致相分离和复合相转化。NIPS因其低成本、操作简单和优异可控性而成为最广泛使用的方法之一。TIPS程序包括将聚合物溶解在高沸点和小分子量溶剂中，在高温下形成均相熔融共混物。随后，将共混溶液浇铸成所需形状，逐步降低温度诱导相分离，然后去除稀释剂获得PVDF膜。TIPS法制备的膜具有高机械强度和孔隙率以及更广泛的制备溶剂选择等优点。静电纺丝法被认为是生产PVDF膜的另一种主要方法。静电纺丝过程涉及将溶液或熔融态聚合物置于高压电场中，克服表面张力形成细流。溶剂蒸发或熔体冷却后，固化成纳米纤维，最终在金属收集器上累积形成膜。当聚合物溶液被推进时，由于表面张力，针尖处易形成球形液滴。随后，当针连接高压电源时，溶液表面迅速覆盖相同电荷，抵消表面张力并破坏球形稳定性。当电荷排斥克服表面张力时，形成锥形液滴，射流从锥顶喷出。在电场和表面电荷排斥共同作用下，射流直径持续减小直至弯曲。随着溶剂蒸发，射流直径急剧减小，形成超细纤维。因此，静电纺丝过程受聚合物相对分子质量、纺丝液浓度和电导率以及温度和湿度等多种因素影响。
3.2. 用于PVDF基膜改性的物质
通常，PVDF纳米纤维是疏水的，制备的PVDF膜常具有大孔和高孔隙率。因此，已有研究提出各种改性方法，通过引入特定官能团（如功能材料和无机纳米材料）增强膜性能。
3.2.1. 功能材料添加
将功能物质掺入PVDF铸膜液可改变疏水性、机械强度和表面电荷。典型功能材料包括膨润土、石墨烯、沸石、高岭石等。PVDF/膨润土纳米粘土混合物通过引入Si-O、O-H和Al-O-Al等亲水基团调整原始PVDF纳米纤维的性能，包括更高亲水性、机械强度和水渗透性，显著增强正渗透性能。此外，通过石墨烯粘附引入芳香族基团，可实现PVDF功能化后孔隙率和机械性能恢复。改性PVDF膜表现出更高亲水性，水通量提高至16 L/m2 h，盐截留率超过99.9%。天然沸石可通过引入Si-O和O-H亲水基团掺入多孔PVDF膜。评估改性膜时，改性膜通量（37.14 L/m2 h）超过原始膜（24.05 L/m2 h）。因此，与未改性膜相比，改性PVDF膜的防污性能可通过更高通量恢复率和更低可逆及不可逆污染来体现。总体而言，功能材料添加通过引入亲水基团赋予改性PVDF膜比原始膜更高的防污性、通量和渗透性。由于典型功能材料对大多数厌氧微生物无毒，且可同时促进DIET过程，改性膜表面微生物附着更高效，微生物活性因功能材料存在而增强。
3.2.2. 无机纳米材料添加
为克服传统有机膜的不稳定性限制，将无机纳米颗粒掺入铸膜液被认为是提高膜性能的有效策略。多种无机纳米材料已被开发用于改性PVDF膜。典型纳米颗粒包括氧化物材料如氧化铝、二氧化钛、氧化锌、二氧化硅等，一维纳米材料如碳纳米管和二氧化钛纳米管，以及二维材料如氧化石墨烯、金属有机框架等。添加这些无机纳米材料可增强水通量、稳定性、电导率和机械强度。同时，将低表面能纳米颗粒掺入铸膜液可提高难处理污染物（如某些有机化合物）的截留率。然而，纳米颗粒剂量需综合考虑，因其可能浸出到反应器中，对厌氧微生物产生负面影响（微量元素添加对这些微生物的双重影响）。
3.3. PVDF基膜改性方法
改性PVDF膜的性能由添加物质和原始膜之间的协同效应决定。需采用适当方法将物质负载到原始PVDF膜上，包括交联、表面涂层和组装。交联可分为原位、液体浸没、蒸汽和气溶胶喷雾交联。原位交联是提高PVDF亲水性的便捷方法，通过原位混合后交联和嵌入纳米颗粒和聚合物，确保膜合成的稳定外部实验。液体浸没交联涉及将PVDF纳米纤维浸入交联剂溶液中，随后彻底洗涤。蒸汽交联中，PVDF纳米纤维表面在受控溶剂蒸气气氛下部分熔化形成物理交联，可增强机械强度和纯水通量，并对乳液液滴具有良好截留性。
表面涂层是另一种PVDF基膜改性方法，旨在改变膜表面物理和化学性质。通过引入亲水官能团到膜表面，可增强润湿性、耐腐蚀性、防污性和孔径等特性。纤维素可作为表面涂层材料，因其致密结晶区域可减少羟基数量，有助于亲水性有限增加和涂覆膜有效孔径调整。聚乙烯醇作为物理和化学稳定材料，因其O-H基团具有显著亲水性。聚乙烯醇溶液表面涂层可提高水通量（从251至1417 L/h m2）并改善防污性（有机分子浓度从49降至20 mg/L）。
另一方面，组装是提供PVDF纳米纤维功能涂层的有效技术。单步组装配位化合物如单宁酸和聚乙烯吡咯烷酮可有效降低水接触角，增强防污和抗菌性能，并为改性PVDF膜实现高纯水通量（16,921 L/m2 h）。聚多巴胺的阳离子-π（K+-π）组装可改善PVDF膜的防污性、水合能力和亲水性，水自旋-自旋弛豫时间降低484.9 ms。此外，将适当厚度二氧化钛组装到硅上可有效调节PVDF膜的介电参数。此溶胶-凝胶法可增强界面相容性，阻碍原始硅颗粒形成导电网络，并抑制载流子迁移。基于氧化石墨烯含氧官能团和原始乙二胺功能化PVDF纳米纤维胺基之间的相互作用，在功能化PVDF上组装氧化石墨烯可截留超过95%水合半径大于0.8 nm的分子，使其成为分子筛膜潜在候选者。
总之，通过适当方法（包括交联、表面涂层和组装）将功能材料或无机纳米颗粒等物质改性原始PVDF基膜，可在相应环境中（如能量存储、物质截留或分离以及废水处理）表现出更好性能。然而，改性后亲水性和通量提升等积极效果不能直接外推到含EPSs、微生物絮体和无机沉淀物的复杂厌氧生物系统，污泥基质会改变膜表面特性并削弱这些积极效果。当改性PVDF基膜应用于厌氧反应器时，需全面研究改性材料的具体剂量，因为必须在增强亲水性及其对厌氧微生物的积极影响（无毒和促进直接种间电子传递）之间实现最佳平衡。同时，应谨慎选择改性方法以避免材料脱落，因为表面涂层引入的材料可能因AnMBR系统中纳米气泡间歇侵蚀而相对易脱落。
4. PVDF基膜在AnMBR中的应用
通常，AnMBR被认为是处理低强度和高强度废水的高效生物反应器。AnMBR技术成功将AD与膜分离技术结合，实现有效固液分离，确保较长SRT。然而，膜污染可限制AnMBR在大规模废水处理中的实际应用和发展。与原始PVDF膜相比，膜改性和技术改进策略是缓解污染和延长膜使用寿命的两种方案。
4.1. 改性PVDF膜在AnMBR中的应用
传统PVDF基膜具有较低防污性，且与较高混合液悬浮固体浓度相关，部分归因于较窄孔径分布。然而，PVDF膜防污性能不能仅归因于孔径，而是由孔径分布、孔隙率、曲折度、表面粗糙度和选择层结构等协同物理化学参数决定。更宽孔径分布加剧局部通量不均匀性，强化内部孔堵塞并导致不可逆污染。相反，优化表面平滑度和选择层致密性可促进可逆表面滤饼层形成，确保AnMBR长期稳定运行。因此，应用优化孔径分布的改性PVDF膜可被视为缓解膜污染的可行方法。根据先前研究，β相PVDF膜可通过置于两铜板之间，在2.04 kV高压直流电源下赋予压电性能。改性膜水通量为5.11 L/m2 h，确认膜振动可在低横向剪切力下延迟污染。利用此膜的AnMBR在超过30天运行中实现超过90%的COD去除。这归因于压电特性，通过改变振幅和频率诱导横向振动，减轻膜表面滤饼层形成。另一研究中，利用碳纳米管涂覆PVDF膜的AnMBR实现平均出水COD浓度30.67 mg/L，生物处理和膜分离贡献率分别为95.49%和4.51%。此性能归因于碳纳米管的高比表面积、机械强度、疏水性和导电性。缓解膜污染可归因于碳纳米管羧基和蛋白质氨基之间化学吸附减少。此外，膜表面两性离子分子结构促进DIET过程，增强厌氧微生物活性并提高COD去除效率。因此，横向振动、膜表面两性离子分子结构和亲水基团构建是缓解膜污染并随后增强AnMBR整体性能的常见策略。
然而，虽然碳纳米管对厌氧微生物相对生物友好，但使用其他物质改性可能因厌氧微生物生长严格环境而对AnMBR性能产生不利影响，这超出微量元素浓度最佳范围（如<750 mg>3+）。如表2所示，如果采用不良改性方法，氧化铝和二氧化钛等无机金属化合物可能从膜表面脱落，随后阻碍厌氧微生物生长。因此，应系统考虑其明显优势（如防污和导电性能）及其潜在缺点（如生物毒性和对厌氧微生物的难降解性），以及可回收性和经济性。同时，应控制这些附加材料尺寸以避免孔堵塞，尤其采用表面涂层作为改性方法时。
4.2. 利用原始PVDF膜的技术强化AnMBR应用
由于高污泥负荷率和缺乏曝气导致相对较差水动力条件引起的膜污染，膜改性策略不适用于各种情况，尤其高强度废水。技术强化可被视为AnMBR性能改进的替代策略，包括AFMBR和electro-AnMBR，利用PVDF膜。
4.2.1. AFMBR技术
AFMBR可定义为结合厌氧流化床生物反应器（AFBR）和浸没式膜过滤的混合系统。在传统AFBR中，颗粒活性炭等大比表面积物质可作为载体，以生物膜形式附着厌氧微生物。流动状态载体可吸附和分解废水中有机污染物。同时，生物膜截留允许相对较高污泥浓度。因此，AFMBR整合了膜生物反应器和AFBR的优点，可被视为传统AnMBR的升级构型。具体而言，AFMBR具有高污染物去除效率和防污性、增强沼气产量和相对低能耗等显著优势。原始PVDF膜可应用于AFMBR作为膜组件，其功能与AnMBR相同，包括固液分离和微生物附着。AFMBR中应用的流化材料决定废水处理性能，如表3所示，颗粒活性炭是最广泛使用的，因其为生物膜生长提供高比表面积，并机械清洁膜表面，从而增强AFMBR整体稳定性。随着颗粒活性炭粒径增加，污染缓解更显著，归因于增强远离膜表面的横向迁移。然而，颗粒活性炭与PVDF膜之间的摩擦可导致大粒径颗粒破碎成小颗粒。具体而言，0.18至0.50 mm范围内的颗粒活性炭颗粒可沉积在膜表面，加速滤饼污染速率但增加不可逆污染阻力。因此，AFMBR中使用的颗粒活性炭尺寸在1至3 mm范围内，远大于所用PVDF膜的平均孔径。
此外，PVDF也可作为外部表面载体用于生物膜生长。具体而言，PVDF基材料因其对流化材料的粘附效应，可增强厌氧微生物的代谢活性。在AFMBR处理低强度灰水时，PVDF介质上形成的生物膜中甲烷产生比悬浮生物质更活跃，因为它们为微生物生长提供有利支持。同时，PVDF介质流化有效减少外部污染层，该层大于膜孔径。此外，添加PVDF作为流化材料已被证明可吸附有毒有机化合物以缓解其抑制作用，如对羟基苯甲酸甲酯。较高PVDF介质负载有助于提高对羟基苯甲酸甲酯去除效率，因为PVDF生物膜在AFMBR长期运行期间适应了该物质。
在AFMBR中，流化载体可吸附有机物质，延长其在反应器中的停留时间，直接增强COD去除效率。微生物，尤其MPA，可附着到流化载体生成的生物膜上，导电载体可促进MPA和其他微生物之间的DIET，间接提高COD去除效率。在缓解污染方面，通过流化载体物理冲刷可延迟滤饼层形成。同时，流化产生的湍流可减少边界层厚度，限制膜表面无机和有机化合物积累，从而促进传质效率。因此，PVDF材料在AFMBR中可发挥双重作用，不仅作为过滤膜组件，还作为流化载体。在AFMBR中，PVDF膜的功能与AnMBR相似，包括微生物附着和相分离。同时，AFMBR已被证明比传统AnMBR实现更好防污特性和COD去除效率。
4.2.2. 电化学AnMBR技术
电化学AnMBR系统可被视为传统AnMBR的升级系统，整合电化学过程与AnMBR，实现污染控制和污染物去除的协同效应。在电化学AnMBR系统中，PVDF膜通常靠近阴极放置或直接用作阴极。阳极和阴极之间引入电场可抑制带负电污染物的沉积。具体而言，电泳可驱动带负电污染物（如EPS和胶体）远离膜表面，而电凝聚（尤其使用牺牲阳极时）通过释放混凝阳离子使胶体颗粒失稳和聚集。同时，电渗促进水通过膜基质渗透，带负电膜/阴极与阴离子污染物之间的静电排斥进一步减轻污染物沉积。此外，电极表面气体演化可干扰水动力边界层并减少浓度极化，而电极溶解可释放金属离子（如Fe2+/Fe3+、Mg2+），不仅与磷酸盐沉淀，还调节污泥絮体以增强孔隙率。
除了这些物理化学效应，微生物电化学途径在提升沼气产量中起关键作用。具体而言，由于DIET变化引起的产甲烷途径转变，沼气产量和甲烷含量可提升。电子通过外部电路传递至阴极，甲烷可在阴极周围生成。在电化学AnMBR中，产甲烷途径可分为两部分：（1）阴极捕获的电子还原为氢气，随后被氢营养型MPA用于产甲烷；（2）电活性微生物直接获取电子还原二氧化碳为甲烷。适当外部负电压（如0.6 V）不仅促进电活性微生物增殖，还促进微生物群落长期结构转变。先前研究已证明，主导MPA可从乙酸营养型（Methanosaeta）转变为氢营养型（Methanosarcina）。富集的氢营养型MPA（Methanobacterium和Methanosarcina）可分别提高沼气纯度和甲烷产量28%和46%。
大量研究集中于传统AnMBR和利用原始PVDF膜的电化学AnMBR之间性能比较。例如，在钛阳极和阴极之间施加0.5 V电位可产生电泳通量0.56 L/m2 h，将膜污染速率抑制23%，并减少PVDF膜表面有机污染物积累10%。这归因于电泳可驱走带负电EPS等污染物。此外，镁阳极-膜组件实现约30%膜污染减少。同时，zeta电位、粘度和EPS浓度可降低，而碱度增强，分别增强水渗透性和缓解酸积累。另一构型采用铁阳极和钛膜阴极，磷酸盐去除率达约55%。同时，Fe2+/Fe3+释放诱导混凝增加污泥絮体尺寸和孔隙率，导致跨膜压差降低50%。然而，仅基于施加电压直接比较电化学AnMBR性能仍不足。全面评估应包含额外操作参数，如电流密度、电极间距、电极面积、能耗和特定电极材料特性（如耐腐蚀性、导电性和溶解行为）。因此，未来研究需使用电流密度、电极几何和能量指标等指标，以指导电化学AnMBR技术实际放大。
最后，原始PVDF膜与外电场结合可应用于AnMBR，实现更好有机废物生物降解效率，电化学AnMBR构型显示出良好防污性能。通常，PVDF膜在集成电化学AnMBR中可作为外部电子传递载体，而其功能与传统AnMBR中类似，在分离电化学AnMBR中作为物理过滤屏障。
4.3. 技术强化与改性PVDF膜结合
如第4.1和4.2节所述，技术强化策略和改性PVDF膜已各自独立应用，因其在缓解膜污染方面比传统AnMBR技术具有巨大潜力。然而，原始PVDF是非导电材料，不能支持AFMBR中DIET生理性能，因此无法在热力学和代谢高效系统中促进甲烷产生。这两种策略结合可为AFMBR中更高效运行开辟新前景。在典型导电材料中，聚苯胺因其可简单涂覆到其他聚合物材料上而被研究。然而，它不能直接应用于AFMBR，因为它可穿过膜孔并导致后续洗出。为解决此问题，聚苯胺改性PVDF基膜可应用于AFMBR中处理低强度废水，以促进DIET。TMP可维持在低于0.1 bar，甲烷产量比原始膜增加50%。这归因于Methanothrix和互养菌丰度更高，它们可被视为典型DIET参与物种。此外，涂覆多巴胺和多壁碳纳米管的电辅助PVDF膜被证明比相同物质涂覆的改性PVDF基膜在降低TMP方面发挥更大影响。然而，技术强化策略（AFMBR和电化学AnMBR）与改性PVDF基膜结合的研究仍相对较少，尽管据报道有利于提高废水处理性能。
5. 结论与展望
5.1. 结论
在AnMBR长期运行中，由于孔堵塞和膜表面沉积物积累，膜污染现象不可避免。因此，膜组件决定AnMBR的长期运行性能。在各种材料膜中，PVDF膜因高机械强度、热稳定性和化学稳定性而被视为AnMBR中代表性膜之一，可通过NIPS、TIPS和静电纺丝方法合成。为增强原始PVDF膜防污或导电性能，可采用交联、表面涂层和组装等改性方法，将功能材料和无机纳米颗粒负载到膜表面。改性PVDF膜可应用于AnMBR，实现更好性能，体现为减少膜更换频率、更高COD去除效率和甲烷产量。同时，利用原始PVDF膜的技术强化策略（包括电化学AnMBR和AFMBR）显示出缓解膜污染和处理难生物降解有毒污染物的潜力。然而，技术强化策略与改性PVDF基膜结合的研究相对有限，机制分析尤其改性物质在厌氧条件下的应用同样稀缺。
5.2. 未来展望
基于上述关于PVDF膜合成和改性及其在AnMBR应用的内容总结，未来展望可分为以下几部分：
（1）在PVDF膜合成过程中，可寻求较窄孔径分布（用于更高分离特性）和较大孔径分布（用于改善防污特性）之间的平衡，以扩大其在处理不同尺寸污染物废水中的应用潜力。
（2）交联、表面涂层和组装是增强原始膜多种性能的三种改性技术。目前，大多数PVDF改性集中于改善防污或导电特性。然而，还应考虑通过吸附或其他方法同时去除特定废水中难降解有机污染物，这可通过系统选择多种改性物质及其剂量来全面发展这三种技术。
（3）物质选择和剂量以及改性方法对厌氧微生物（尤其MPA）的影响（毒性或生长促进）应在配备改性PVDF基膜的AnMBR长期运行中进一步研究。同时，这些改性PVDF基膜在严格厌氧条件下的长期稳定性和耐久性（包括物质浸出潜力）需进一步探索。
（4）原始和改性PVDF基膜均可应用于大规模AnMBR处理低强度废水，如城市和灰水处理。然而，它们在实际高强度废水处理中的性能（包括垃圾渗滤液、化工和制药废水等）需进一步研究，这些废水具有高浓度COD、盐度、氨氮、重金属和有毒物质。特别应强调改性PVDF基膜在实际高强度废水处理中的作用，以评估其再利用潜力。
（5）尽管AnMBR衍生技术（AFMBR和电化学AnMBR）和改性PVDF基膜已分别被证明有效促进防污性能，但AFMBR或电化学AnMBR与改性PVDF基膜结合的研究仍不足，因此需进一步研究以阐明污染缓解的协同机制。尤其应深入分析技术强化和膜改性之间的防污贡献比例。
（6）人工智能算法，包括机器学习、循环神经网络、长短期记忆、双向长短期记忆和门控循环单元，可用于精确预测TMP、EPSs等，并调节AnMBR中温度、pH和有机负荷率等。基于识别关键污染因素和预测污染行为，可延长PVDF膜组件运行寿命并降低维护成本。
