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中科院城市环境所在抗污染膜材料制备方面取得新进展

来源:中国科学院城市环境研究所   发布时间:2012年5月7日  浏览次数:2210

据中国科学院网2012年4月9日讯 中科院城市环境研究所膜材料与技术研究组近期在抗生物污染膜材料制备方面取得一定进展,相关成果发表在水环境领域权威期刊Water Research上。
  膜分离技术应用广泛,然而由于膜污染引起的膜通量和分离性能的下降是膜技术所面临的严重的问题。通常,膜污染可分为有机污染、无机污染和生物污染等。其中,由于生物膜形成而造成的生物污染被认为是实际应用中危害大的一类膜污染。
  生物膜的形成主要包括少量细菌在表面的粘附、胞外聚合物的产生、细菌生长和繁殖富集等。而初的“粘附”在生物污染过程中起着至关重要的作用。因此,目前大部分抗污染膜材料的研究也都集中在膜表面的修饰和改性上。通常认为增加膜表面亲水性能够有效地减少细菌的粘附,所以人们采用亲水性添加剂或者加入一些纳米杀菌剂使细菌失活等方法来减轻膜污染。通过共混或原位还原法将抗菌性纳米粒子与膜材料相结合,使膜不再是一个简单的物理屏障,其表面还具有“反应活性”,减少污染的发生。纳米颗粒的抑菌性能(如纳米Ag、纳米TiO2、碳纳米管)已被成功地应用到膜材料中,目前如何提高纳米颗粒在膜表面的分散性,减少“团聚”现象、获得更持久的抗菌效果是纳米复合膜领域亟需解决的关键问题。
  针对这一问题,该研究组利用乳酸杆菌Lactobacillus Fermentum LMG 8900为还原剂和保护剂,在高pH条件下通过还原银氨溶液制备得到的生物银(Bio-AgO),纳米银平均粒径约为12nm,以细菌为载体可有效减轻小粒径纳米颗粒团聚问题。作者系统地研究了生物银含量对纳米复合膜结构和过滤性能的影响。他们以大肠杆菌和铜绿假单胞杆菌为模型菌,在实际膜生物反应器复杂体系中研究了纳米复合膜的长期抗菌和抗生物污染性能。研究结果表明:即使是生物银含量低的纳米复合膜(140 mg bio-AgO/m2)也表现出良好的抗菌性,且在连续九周的实验周期内呈现出优异的抗细菌粘附和生物污染性能。
  该工作得到了中国科学院知识创新工程(No. KZCX2-YW-452)和科技部国际科技合作项目(2009DFB90120)资助。

不同Bio-Ag0含量的复合膜对铜绿假单胞杆菌的抑菌环

 

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