正渗透（FO）膜在工业废水处理和膜生物反应器（OMBR）中应用时，面临的膜污染和生物污染是限制其效率和使用寿命的主要瓶颈。聚酰胺（PA）选择层是FO膜的核心，但其相对疏水和易受细菌附着的特性，是导致污染的重要因素。将亲水性、带有官能团且具有抗菌潜力的纳米材料引入PA层进行纳米复合改性，是提升其抗污染性能的主流策略。氧化石墨烯量子点（GOQDs）是横向尺寸小于100nm的氧化石墨烯碎片，除了继承GO的丰富含氧官能团和超薄二维特性外，还具有更好的水分散性和更尖锐的边缘。其尖锐的纳米边缘被认为能物理刺破细菌细胞膜，赋予其独特的抗菌机制。

  本研究将实验室合成的GOQDs均匀分散于水相单体间苯二胺溶液中，通过界面聚合法将其原位嵌入了PA选择层中。AFM显示，GOQDs的掺入使膜表面形成了细微的峰谷结构，粗糙度略有增加，但纯水接触角从约65°显著降低至35°，亲水性大幅提升。Zeta电位测试表明膜表面负电性增强。这些改变均有利于在膜表面形成水化层，阻隔疏水性有机污染物和细菌的接触。FO性能测试显示，GOQDs掺入膜的纯水渗透通量相比原膜提升了约40%，而反向盐通量有所降低，表明GOQDs在PA层内创造了额外的水分子通道。

  抗污染实验以牛血清蛋白和实际含油乳化废水为对象，结果显示GOQDs膜的不可逆污染阻力显著低于原膜，仅靠简单水力清洗即可恢复大部分通量，表明其对有机污染物的粘附力极低。更为突出的是其抗菌性能。将在活性污泥中浸泡7天后的膜进行细菌菌落平板计数和共聚焦显微镜观察。结果，GOQDs膜表面的活细菌数量比原膜减少了约90%，生物膜极薄且稀疏，证实了GOQDs的锋利边缘对附着细菌造成了有效的物理破坏。该研究为制备同时兼具高通量、高选择性、优异抗有机污染和抗生物污染的多功能FO膜，提供了简单而有效的新途径。

标签: