《Desalination》：Sustainable recycling and graphene oxide/silver nanoparticles surface functionalization of end-of-life membranes for enhanced water treatment: Mechanism insights, micropollutants rejection and antifouling performance
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紫外光还原法可制备直径小于2 nm的球形银纳米颗粒（silver nanoparticles, AgNP）。该研究将报废（end-of-life, EoL）反渗透（reverse osmosis, RO）膜可持续回收为功能性过滤材料。氧化石墨烯（graphen
紫外光还原法可制备直径小于2 nm的球形银纳米颗粒（silver nanoparticles, AgNP）。该研究将报废（end-of-life, EoL）反渗透（reverse osmosis, RO）膜可持续回收为功能性过滤材料。氧化石墨烯（graphene oxide, GO）/AgNP功能化显著提升阿特拉津（atrazine, ATZ）与砷（arsenic, As）截留性能。改性膜在ATZ去除方面优于商业纳滤膜NF90。改性膜对大肠杆菌（Escherichia coli）具有强抗微生物活性，可完全抑制其生长。研究将EoL RO膜经化学清洗与受控氧化回收为纳滤（nanofiltration, NF）级膜，再以GO及原位紫外还原AgNP进行表面功能化，利用真实地表水评估其对ATZ、As及抗生素耐药菌（antibiotic-resistant bacteria, ARB）的分离、水力渗透、抗污染与运行稳定性，为膜循环再利用与高级水处理多功能材料开发提供依据。
研究背景方面，水资源短缺不仅来自淡水资源有限，也来自水质恶化；膜法水处理虽具高选择性，但膜污染、性能衰减与寿命有限导致频繁换膜，产生大量EoL膜废物。已有回收方法通过化学氧化部分降解选择性层以恢复通量，却显著降低截留能力。因此研究人员希望把EoL RO膜回收与纳米材料表面功能化结合，在恢复通量的同时恢复分离性能并增强抗污染能力。论文发表于《Desalination》。
关键技术方法上，研究人员使用巴西Programa água Doce提供的EoL AG4040FM RO膜（聚砜（polysulfone, PSf）支撑层与聚酰胺（polyamide, PA）主动层）作为原料；以改性Hummers法合成GO；用紫外（ultraviolet, UV）辐照AgNO3溶液合成AgNP；采用碱洗、酸洗与次氯酸钠（NaClO）部分氧化将RO转为回收纳滤（recycled nanofiltration, RNF）膜；通过死端过滤涂覆GO，再吸附Ag+后UV原位还原制得RNF-GO/AgNP；以商业NF90为参照，利用巴西Ribeir?o água Suja真实地表水（砷约95.11 μg/L）加标ATZ开展分离实验；表征含ATR-FTIR、SEM/EDS、AFM、zeta电位，抗菌用E. coli平板与菌落法，污染物检测用GC/MS与ICP-MS。
3.1. Silver nanoparticles characterization
研究人员通过UV–Vis、TEM与SAED表征AgNP，发现500 mg/L AgNO3在UV下形成亚2 nm银簇与较大球形AgNP共存，TEM显示粒径多为1–3 nm，SAED证实AgNP为面心立方（face-centered cubic, FCC）结晶结构。
3.2. Membrane characterization
研究人员通过通量、盐截留、FTIR、SEM/EDS、AFM与zeta电位分析膜。NaClO暴露16875 ppm·h的RNF在渗透率3.12 L/m2·h·bar与盐截留91.89%间最佳；GO涂层使亲水性提升、粗糙度下降、表面更负；AgNP引入后渗透率回落，但EDS证实Ag存在，膜面更均一。
3.3. Membranes characterization
FTIR显示PA特征峰保留，说明选择性层未过度降解；AFM显示RNF、RNF-GO、RNF-GO/AgNP平均粗糙度由130 nm降至97 nm再至87 nm；zeta电位显示改性膜更负，有利于对砷酸根与中性ATZ的电荷相关截留；抗菌实验中RNF-GO/AgNP对E. coli无菌落生长，显示完全抑制。
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Separation performance in the treatment of surface water contaminated with arsenic and ATZ
合成溶液中NF90对20 μg/L ATZ截留45.2%；RNF为69.4%，RNF-GO为86.8%，RNF-GO/AgNP为89.1%；真实地表水中RNF-GO/AgNP对ATZ截留93.4%，透水浓度1.32 μg/L，低于巴西饮用水限值2 μg/L。砷截留方面，RNF为91.2%，RNF-GO为90.0%，RNF-GO/AgNP为96.4%，透水浓度3.89 μg/L，低于WHO与巴西10 μg/L限值。研究人员认为GO提供吸附位点与亲水通道，AgNP促进GO分散并增加活性位点，二者协同提升有机与无机微污染物去除。
讨论与结论部分总结：研究人员指出，EoL RO膜经受控回收再GO/AgNP功能化，可形成介于RO与NF之间的杂化界面，不是把旧膜简单降档，而是恢复并增强分离功能。RNF-GO/AgNP在真实地表水中同时去除ATZ、As并抑制微生物，说明膜回收加纳米功能化能兼顾通量、选择性与抗生物污染。结论为：紫外还原可制小尺寸AgNP；EoL RO膜可回收为高性能RNF类材料；GO/AgNP功能化显著提升ATZ与As截留；RNF-GO/AgNP的ATZ去除优于商业NF90；该改性膜对E. coli完全抑制，具有废弃膜高值化循环与高级水处理应用意义。
