聚酰胺反渗透膜的季鏻盐功能化：对分离性能的影响

《Environmental Science & Technology》：Quaternary Phosphonium Salt Functionalization of Polyamide Reverse Osmosis Membranes: Effects on Separation Performance

　　**摘要**生物污染是反渗透（RO）海水淡化和水回用领域长期存在的难题，因为它会加速通量下降、增加能耗，并迫使进行化学清洗。因此，开发耐用的抗生物污染界面对于提升膜法水处理系统的可持续性至关重要。本文表明，在聚酰胺薄皮复合膜（TFC）上共价安装季鏻盐官能团是一条有前景的途径，能够在保持脱盐性能的同时增强抗生物污染能力。我们采用温和的表面接枝策略，将季鏻盐（QPS）固定在RO膜表面，并将其行为与结构类似的季铵盐（QAS）进行了直接对比。表面分析确认功能化成功，同时保留了聚酰胺选择性层的特征形貌。在优化条件下，QPS改性膜的NaCl截留率保持在约99%，通量损失有限。更重要的是，QPS在抑制大肠杆菌方面优于QAS，抗菌效率为72.6%，而QAS为51.2%，并且在静态条件下更有效地减少了表面附着的生物量。在24小时跨流过滤实验中，QPS改性膜保留了约95–97%的初始通量，而未改性膜仅为约66–68%。比较转录组分析揭示，QPS和QAS功能化膜上表现出不同的细菌响应状态：QPS引发应激响应和膜适应性程序，而QAS则促进低活性、翻译抑制状态。这些结果表明，基于鏻盐的界面是一种有效的设计策略，可用于减少RO生物污染，推动更节能、化学耐受性更强的水处理系统发展。**视觉摘要**