再生纖維素膜在水處理中的應(yīng)用研究進展

汪 東 林俊康 林 珊 張 慧 陳禮輝 倪永浩 黃六蓮 胡會超

（福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建福州，350002）

水體污染的嚴重化及人口數(shù)量增長的嚴峻趨勢，人們對于潔凈的飲用水的需求與日俱增，為滿足日益增長的清潔水需求，迫切需要尋找有效的水處理材料和技術(shù)[1]。目前，可用的凈水技術(shù)包括溶劑萃取、浮選、沉淀、混凝、離子交換、氧化、吸附、膜過濾等。事實證明，膜技術(shù)具有使用過程不需要添加化學(xué)試劑、污染小及方便操作等優(yōu)點，逐漸替代傳統(tǒng)凈水技術(shù)[2]。膜技術(shù)作為新型發(fā)展的水處理技術(shù)，被愈來愈多水處理工作者關(guān)注。

分離膜在膜技術(shù)中扮演著非常重要的角色，其能將廢水中的有機物、微生物、金屬離子等分離處理，從而達到凈水的效果。廣泛應(yīng)用于水處理的分離膜原料以聚砜類[3]、聚偏氟乙烯[4]為主。然而，有機合成高分子膜在合成過程中對環(huán)境污染較大，材料成本較高，研究者開始尋求天然、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的原料代替有機合成高分子膜[5]。本文在對分離膜種類、優(yōu)缺點及應(yīng)用領(lǐng)域概述的基礎(chǔ)上，對再生纖維素微濾膜、超濾膜和納濾膜的制備、化學(xué)改性及應(yīng)用現(xiàn)狀進行了綜述，并闡述了影響再生纖維素膜分離性能因素及研究進展。

1 分離膜的種類

制備分離膜的原料繁多，根據(jù)市場上廣泛使用的有機分離膜，主要分為有機合成高分子膜和天然高分子膜兩大類。

1.1 有機合成高分子膜

有機合成高分子膜是一類以石油加工的下游產(chǎn)品（如聚砜類、聚酰胺、聚烯烴、含氟類聚合物等）為原料，所制備的具有分離效果的膜。不同的材料所具有的特性有所差異，這也使得這些膜材料應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如表1 所示[6]。有機合成高分子膜分離效果雖好，但是其原料屬于不可再生資源，不符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求?；诖?，研發(fā)新型可再生的原料制備分離膜是近年來研究者們工作的側(cè)重點。

1.2 天然高分子膜

天然高分子膜是以纖維素及其衍生物、殼聚糖為原料經(jīng)溶解-再生過程制備的分離膜[5]，其中，纖維素來源廣泛，具有廉價易得、再生性好等優(yōu)點，將纖維素作為原料制備纖維素膜逐漸發(fā)展起來[7-8]。

葡萄糖單體通過β-1,4-苷鍵連接成長鏈組成纖維素分子，平衡狀態(tài)時纖維素大分子長鏈相互間的幾何排列特征使得纖維素獲得超分子結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式如圖1所示[9]，這樣的排列特征促使纖維素分子間和分子內(nèi)構(gòu)成大量的氫鍵并且含有較高的結(jié)晶度，致使一般的溶劑很難進入纖維素分子內(nèi)部使纖維素溶解。

圖1 纖維素分子結(jié)構(gòu)式

纖維素穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性質(zhì)也決定了它不溶于一般溶劑，溶解纖維制備再生纖維素膜的傳統(tǒng)溶劑主要有銅乙二胺和CS2/NaOH，然而這兩種制備方法過程會產(chǎn)生較大的污染，研究者們開始研發(fā)新型的溶劑溶解纖維素制備再生纖維素膜。目前，溶解纖維素的體系有NaOH/尿素[10]、N,N-二甲基乙酰胺/LiCl[11]、N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）[12]、離子液體[13]以及氯化鋅[14]，由于NMMO溶解纖維素能回收溶劑，顯著地降低了生產(chǎn)成本，已經(jīng)形成相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化[15]。在眾多溶劑之中選擇合適的溶劑溶解纖維素是制備再生纖維素膜的關(guān)鍵一環(huán)。

再生纖維素膜是將纖維素溶解在纖維素溶劑中，通過擠出或凝膠成膜的方式制得的一種具有多孔結(jié)構(gòu)的分離膜。制備的再生纖維素膜具有有機合成高分子膜無法比擬的優(yōu)點，如易降解、易改性、生物相容性好等[16-18]。再生纖維素膜憑借獨特的優(yōu)勢成為一種具有良好應(yīng)用前景的膜材料，其制備及應(yīng)用已經(jīng)取得了諸多成果[19-21]。

表1 有機合成高分子膜的特征

2 再生纖維素膜在水處理中的應(yīng)用

再生纖維素膜的膜孔受其制備工藝調(diào)控，根據(jù)膜的孔徑特征可以劃分為微濾、超濾、納濾，不同孔徑過濾的物質(zhì)也有所不同，基于此，也應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如表2所示[22]。

表2 不同膜孔材料的特征

2.1 再生纖維素微濾膜

微濾膜的過濾孔徑為0.01～10 μm，在水處理應(yīng)用中，常應(yīng)用于飲用水生產(chǎn)的預(yù)處理或初級階段，一般要結(jié)合其他工藝才能起到保障飲用水水質(zhì)的作用，工業(yè)上，微濾也應(yīng)用于廢水處理中的油水分離[23]。Ritchie 等人[24]采用3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷對再生纖維素微濾進行硅烷改性，然后用聚-(α，β)-DL-天冬氨酸作為聚氨酸功能化試劑修飾改性的膜，用于去除水中的重金屬離子，拓寬了再生纖維素膜在水處理中的應(yīng)用。Liu 等人[25]以水溶性合成高分子和天然高分子為有機物，研究了再生纖維素膜在水體系中的微濾性能。在廢水處理中，相對分子質(zhì)量大于20000 的有機物對膜孔密度和還原因子有顯著影響，而相對分子質(zhì)量小于20000 的有機物對膜孔大小的還原因子幾乎沒有影響。Zhan 等人[26]將坡縷石（PGS）加入纖維素膜中制備用于多功能油水乳狀液分離的膜。制備的膜具有厚度可調(diào)，超親水（接觸角＜5°）和水下超疏水表面（接觸角＞150°），能有效分離微/納米乳液（截留率＞99%）。此外，制備的膜具有機械強度高、可回收性良好（循環(huán)10 次，分離性能沒明顯變化）和處理含多種重金屬水質(zhì)穩(wěn)定的分離性能。Hu 等人[27]采用較低的臨界溶液溫度（LCST）系統(tǒng)，通過熱誘導(dǎo)相分離（TIPS）制備了具有親水性和水下憎油性的纖維素微濾膜。纖維素固有的親水性和水下憎油性使制備的纖維素微濾膜在分離豬油和食品廢水納米乳液（滴徑在6～60 nm）方面顯示出高效性?；ㄉ秃捅糜图{米乳液的截留率均在99%以上，豬油和食品廢水納米乳液的截留率均在98%以上。Zhang 等人[28]以纖維素漿和尿素為原料，采用固液相法合成了含氮量達4.5%的纖維素氨基甲酸酯，以NaOH 水溶液為溶劑制備纖維素氨基甲酸酯液體，在混凝浴中再生形成具有高透明性和分離能力的再生纖維素膜。截留實驗結(jié)果表明，甲基藍和剛果紅的截留率達100%，甲基橙的截留率達60%。測試了再生纖維素膜的油水分離能力和抗污染能力，油水分離效果達到100%，在水處理、生物技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。Xie 等人[29]以聚多巴胺（PDA）修飾的再生纖維素膜（RC）為載體，金屬有機骨架（ZIF）為修飾劑，通過配位驅(qū)動原位自組裝制備了ZIF-8 改性膜（RC@PDA/ZIF-8）。該膜對各種水包油和水包油乳狀液的分離能力高達99%以上，膜通量良好。此外，該膜具有良好的可回收性，在至少10 次循環(huán)后仍能保持較高的分離效率（98.5%）。Kollarigowda 等人[30]采用“接枝”的方法在纖維素膜上合成了嵌段共聚物，得到超疏水雜化膜，用于有效的油水分離。分離幾種油水混合物（植物油/水、原油/水、紅色染料油/水），表現(xiàn)出良好的可重復(fù)使用性（循環(huán)5 次無明顯衰減）。有機合成高分子膜也廣泛的應(yīng)用于油水分離，但由于這些分離膜通常是疏水材料，很容易堆積油污，導(dǎo)致膜孔堵塞，影響膜的分離性能，降低分離膜的使用壽命。然而，再生纖維素微濾膜具有較高的親水性，因此能緩解油污沉積的速率，從而延長分離膜的使用壽命。

2.2 再生纖維素超濾膜

超濾膜孔徑范圍為0.001～0.02 μm，能夠分離去除大分子的蛋白質(zhì)、粒徑大于2～20 nm 的顆粒，對微生物具有一定的截留效果[31-32]。普通的自然水源經(jīng)過超濾膜處理后可達到我國飲用水的安全標準（GB 5749—2006）。Singh 等人[33]采用表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基水溶液聚合法，對再生纖維素超濾膜進行改性，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間來調(diào)控膜孔大小，從而實現(xiàn)可控截留分子量（MWCOs）的方法，以實現(xiàn)水處理中特定尺寸物質(zhì)的分離。Ma 等人[34]以1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯作為溶劑，在溫和條件下溶解纖維素，制備了由纖維素阻隔層、納米纖維中間層支架和熔噴非織造布基質(zhì)組成的新型納米纖維復(fù)合膜，并將其作為超濾器（UF）分離乳化油/水混合物。乳化油/水混合物和海藻酸鈉水溶液的過濾過程中呈現(xiàn)高的水通量（460 L/(m2·h)），長時間運行后仍保持較高的截留率（99.5%以上）。Xiong 等人[35]采用NaOH/硫脲水溶液溶解纖維素，以殼聚糖（CS）醋酸溶液為凝固液，得到殼聚糖/纖維素雜化膜。pH 值為5 時，所制備的雜化膜對Cu2+高截留，并且在酸性條件下可以再生，延長了分離膜處理含Cu2+廢水的使用壽命。Madaeni等人[36]采用高碘酸鹽氧化法將雙醛基團引入再生纖維素超濾膜中，隨后與二乙烯三胺（DETA） 的Schiff 堿反應(yīng)進一步轉(zhuǎn)化為含氮衍生物。所制備的超濾膜能有效除去水中的Pb（II）金屬離子，其去除能力在4 次循環(huán)后仍能保持穩(wěn)定的截留率。Vázquez 等人[37]選擇硫基化樹枝狀大分子S-DA-3-（SH）16 作為再生纖維素膜的改性劑，改性劑加入降低了再生纖維素膜的擴散透過率，提高了楊氏模量，對NaCl、Cd-Cl2和PbCl2的廢水具有選擇透過性（過濾0.001 g/L的溶液，NaCl 的透過率為40%，CdCl2和PbCl2的透過率僅為15%），擴展了再生纖維素膜在含有金屬廢水中的應(yīng)用。Zhang 等人[38]將尿素或硫脲與NaOH/H2O 組合成5 種溶劑溶解纖維素，采用浸漬沉淀相轉(zhuǎn)化法制備了新型再生纖維素膜，并研究其性能。制備的再生纖維素膜（RCM）具有相似的不對稱和網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)，孔徑在12.77～17.09 nm之間，與典型的超濾膜相似。制備的RCM具有良好的截留率（＞98%），同時通過簡單的水沖洗，水通量回收率可達90%左右。此外，在強酸/強堿溶液中浸泡一星期后，水通量、尺寸和總質(zhì)量均無明顯變化，在pH 值為1～14的室溫下，過濾性能也無變化。Durmaz 等人[39]以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯（[EMIM]OAc）或其與二甲基亞砜（DMSO）的混合物為原料，通過相轉(zhuǎn)化法制備了再生纖維素膜，并研究了乙醇對于相轉(zhuǎn)化過程的影響。對制備的再生纖維素膜進行分離性能測試，藍色葡聚糖（相對分子質(zhì)量20000）的截留率達90%以上以及溴百里酚藍的截留率為80%左右，能較好地處理染料和中等相對分子質(zhì)量有機物的廢水。Yu等人[40]采用膠帶法和抽濾法將金納米粒子（Au）與二氧化鈦（TiO2）負載于再生纖維素膜上制備了3 層結(jié)構(gòu)的Au-TiO2纖維素膜。Au 與TiO2雙重作用下，所制備的膜對水中的羅丹明B 的截留率高達94.99%，拓寬了再生纖維素膜在染料廢水處理中的應(yīng)用。Kim 等人[41]以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯溶液溶解纖維素制備再生纖維素膜，研究了油濃度、pH 值范圍和表面活性劑添加量對膜性能的影響。通過改變pH值，可以使乳化液滴和膜的電荷發(fā)生變化，從而使污染最小化，帶負電荷十二烷基芐基磺酸鈉的乳液通量衰減最小（僅為10%），滲透性最高（9 L/(m2·h·MPa)）。S?nehez 等人[42]通過[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨單體和N,N′-亞甲基雙(丙烯酰胺)交聯(lián)劑的“原位”聚合，對再生纖維膜進行了改性。聚合反應(yīng)以0.01 mol 過硫酸銨為引發(fā)劑，通過調(diào)節(jié)單體和交聯(lián)劑的濃度探究最佳工藝。所制備的再生纖維素膜，對水中Cr(VI)離子的去除率高達94.1%，在不同的pH值下，保持80%左右的截留率。再生纖維素超濾膜雖然具有諸多優(yōu)點，但再生纖維素超濾膜與有機合成高分子膜相比還有一些差距（易降解、力學(xué)性能較差），仍需要廣大的研究者進行深入研究，實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2.3 再生纖維素納濾膜

納濾膜的MWCOs在200～1000之間，其孔徑范圍為1～10 nm，可有效去除重金屬、降低總?cè)芙夤腆w（TDS）及軟化水質(zhì)等[42]。由于納濾膜大多表面帶有電荷，因此對水中離子具有選擇性截留，截留高價離子，滲透低價離子，保留了對人體有利的物質(zhì)[43-44]。Li等人[45]采用 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物 （AMIMCl）溶解8.0%纖維素，采用相轉(zhuǎn)化法制備了高通量抗污染纖維素納濾膜。根據(jù)過濾實驗結(jié)果，在0.4 MPa 壓力下，膜的水通量達到 128.5 L/(m2·h)，MWCOs 小于700。該膜在水相分離過程中具有良好的穩(wěn)定性（連續(xù)過濾60 天，水通量與截留率無明顯變化）和抗污染能力（通量衰減為11%），適合處理小分子量有機物的原水。Karim 等人[46]以纖維素納米晶體為原料，殼聚糖為添加劑，通過冷凍干燥、壓縮等工藝制備了纖維素基納濾膜，用于含低分子染料的廢水。殼聚糖含有的氨基使得制備的纖維素膜帶有大量的正電荷，對帶正電染料截留率高，維多利亞藍、甲基紫和羅丹明的截留率分別為98%、84%和70%，應(yīng)用于含多種染料分子的廢水處理。Wang 等人[47]對制備的再生纖維素膜進行TEMPO 氧化，然后采用戊二醛交聯(lián)法，以聚乙烯亞胺進行改性，獲得雙功能化（氨基和羧基）纖維素膜。所制備的纖維素膜對陰離子（二甲酚橙（XO））和陽離子（亞甲基藍（MB））染料的截留率分別為93%和83%，經(jīng)過4次循環(huán)使用，截留衰減率分別為6%和11%，是一種適合于染料廢水處理的有效工具。李詩等人[48]將海藻酸鈉和羧甲基纖維素混合溶液涂覆在再生纖維素膜表面，采用環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑制備了纖維素基納濾膜。對NaCl、Na2SO4、MgCl2、MgSO4、CaCl2溶液進行過濾，對 NaCl 最高截留率為52.5%。對Na2SO4截留高達93%。重復(fù)過濾NaCl 溶液30 次，分離性能衰減率較?。ね肯陆?7.4%，截留率下降8.2%）。Sukma 等人[49]采用1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯（[EMIM]OAc）溶解纖維素，以丙酮為助溶劑，通過相轉(zhuǎn)化法制備了纖維素膜。所制備的納濾膜對溴百里酚藍的截留率高達94%，與商業(yè)的納濾膜相比具有較高的水通量（1～10 L/(m2·h·MPa)）。此外，該制備過程綠色環(huán)保，工藝簡單可以適用于工業(yè)化生產(chǎn)。Li等人[50]以再生纖維素膜為支撐層，在其表面進行界面聚合反應(yīng)（哌嗪與1,3,5-均苯三甲基酰氯），制備了親水性纖維素基納濾膜（IPNF-BCM）。采用500 mg/L 鹽溶液，在0.5 MPa 壓力下對膜的透水性和耐鹽性進行了評價，結(jié)果表明，氯化鈉的去除率達到40%，水通量達到15.64 L/(m2·h)。Esfahani 等人[51]以離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑氯化物）為溶劑，溶解從廢竹材纖維中提取的纖維素，制備了再生纖維素納濾膜，探究了不同濃度（3%、5%和10%）的纖維素對膜分離性能的影響。根據(jù)水中不同染料（亞甲基藍、亞甲基橙、結(jié)晶紫）的滲透性能、防污性能和截留性能結(jié)果得出，纖維素濃度5%的膜具有高膜通量（170 L/(m2·h)）及良好的截留性能（截留率≥87%），優(yōu)于同類纖維素膜或醋酸纖維素膜。隨著生活水平的提高，人們對飲用水的質(zhì)量要求也越來越高，納濾膜過濾后的水保留了人體所需的礦物質(zhì)，截留了對人體有害的物質(zhì)，是人體飲用的健康水。然而，再生纖維素納濾膜仍然處于研究階段，其各項性能尚未滿足飲用水深度處理的要求，還需要繼續(xù)進一步研究以達到商品納濾膜分離效果。

2.4 再生纖維素膜水處理效果的影響因素

2.4.1 分離性能

分離膜的膜孔不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也有所差別，但是應(yīng)用于水處理的分離膜應(yīng)具備良好的分離性能（高水通量及高截留率）、抗污染性能及抗菌性。Kallioinen等人[52]發(fā)現(xiàn)溫度對再生纖維素超濾膜的分離性能具有一定的影響，升高溫度會提高水通量和截留率。Yang 等人[53]將不同相對分子質(zhì)量的聚乙二醇（PEG）（PEG400、PEG2000、PEG6000 和 PEG20000） 與纖維素溶液共混制備了再生纖維素膜。PEG作為致孔劑的加入，改變了再生纖維素膜原有結(jié)構(gòu)，對再生纖維素膜的結(jié)晶度、形貌結(jié)構(gòu)及孔徑有著重要影響。Trinh 等人[54]利用UIO-66 納米顆粒填充再生纖維素膜的空隙率制備了新型復(fù)合膜。與市售的有機合成高分子膜相比，在極高的水通量（800 L/(m2·h)）下，仍然保持高截留率（亞甲基藍，R＞99%）。同時，該復(fù)合膜具有優(yōu)異的耐重復(fù)過濾性（截留率穩(wěn)定在99.2%左右）、機械彎曲性能。Guo 等人[55]利用NaOH/尿素/水體系溶解纖維素，在制得的纖維素溶液中加入苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮（PVP），攪拌并混合，經(jīng)超聲處理后采用濕法相轉(zhuǎn)化法制備復(fù)合再生纖維素膜。實驗表明，隨著PVP 的增加，膜通量由44.2 L/(m2·h)顯著提高到284 L/(m2·h)。通過此方法制得的再生纖維素膜具有機械強度高、潤濕性好、界面相容性好等優(yōu)良性能。Soyekwo 等人[56]采用界面聚合法對超細纖維素納米纖維（UCN）膜進行表面改性，制備了超薄聚合物納濾膜。所制備的納濾膜平均孔徑約為0.45 nm、MWCOs 為824，膜厚為77.4 nm，具有3.27 L/(m2·h·MPa)的高水通量，比類似的納濾膜高一個數(shù)量級。Hou 等人[57]為了提高再生纖維素膜的選擇性和穩(wěn)定性，將戊二醛和聚乙烯醇的交聯(lián)劑引入到膜網(wǎng)絡(luò)中。戊二醛和聚乙烯醇交聯(lián)纖維素（P-GRC）膜的剛果紅截留率為99.9%，甲基橙截留率為93.5%。此外，膜在過濾試驗中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性（持續(xù)過濾6 h，分離性能無明顯變化）和可重復(fù)使用性（衰減率僅為5%）。Wang 等人[58]選用甲基丙烯酸羥乙基酯（HEMA）和丙烯酸鈉（AAS）為單體，分別在再生纖維素膜表面接枝水不溶性和水溶性聚合物鏈。水溶性聚AAS 鏈并沒有覆蓋膜的表面，而是部分填充孔隙形成凝膠狀結(jié)構(gòu)，這有助于減小有效孔徑，同時仍可提供較高的滲透性，對牛血清蛋白分子的截留率達95%以上。

2.4.2 力學(xué)性能

再生纖維素膜在溶解過程中結(jié)晶度下降，膜內(nèi)的纖維素分子之間僅靠氫鍵連接，自身強度較低，相互間作用力較弱。因此，所制備的再生纖維素膜的力學(xué)性能較差，在制備膜組件時，容易破損，從而無法使用。余光華等人[59]采用4-羧基苯硼酸改性的殼聚糖和聚乙烯醇進行層層自組裝處理再生纖維素膜。當pH值為9.5，層數(shù)為30層時，所制備的再生纖維素膜的拉伸強度與伸長率可提高38%和43%。張偉華等人[60]將蒙脫土與NaOH/水/尿素體系的纖維素溶液共混，隨后進行涂膜，最后制備了再生纖維素/蒙脫土復(fù)合膜。當蒙脫土的質(zhì)量分數(shù)為15%時，制備的復(fù)合膜拉伸強度能夠達到218 MPa，斷裂伸長率達到13.2%。

2.4.3 抗污染及抗菌性

在進行水處理中，水中的微生物沉積于分離膜表面，微生物生長與繁殖的過程會產(chǎn)生分泌物，堆積于膜孔中，堵塞膜孔，導(dǎo)致膜組件的膜通量降低。因此，微生物引起的膜污染限制了膜技術(shù)應(yīng)用于水處理。Benavente 等人[61]用硝酸銀和檸檬酸鈉水溶液制備了銀納米粒子溶液并將再生纖維素膜浸泡其中。銀納米粒子的加入，使得再生纖維素膜具有優(yōu)良的抗菌性能（抑菌率達99%以上），減少了微生物對膜的污染。Chook 等人[62]以銀納米粒子（AgNP）和復(fù)合氧化石墨烯（AgGO）為載體，制備了再生的納米復(fù)合纖維素膜?？咕鷮嶒灡砻?，AgGO 的纖維素膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長抑制效果強于AgNP 膜，并且AgGO 的含量遠遠低于AgNP。Cao 等人[63]合成了3 種非水溶性的聚胍衍生物：聚六亞甲基胍十二烷基磺酸鈉（PHGLSO）、聚六亞甲基胍十二烷基硫酸鹽（PHGDSA） 和聚六亞甲基胍十二烷基苯磺酸鈉（PHGDBS），這3 種抗菌劑均不溶于水，但能溶于纖維素溶劑，如NMMO 和離子液體。僅含1.0% PHGDBS的纖維素膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為99.94%和96.95%。此外，經(jīng)過15 個清洗周期后，抑菌率仍保持在91%以上。Chook 等人[64]通過在殼聚糖溶液中凝固纖維素溶液，然后在所制備的膜上原位合成銀納米粒子（AgNPs），制備了抗菌殼聚糖-纖維素復(fù)合膜。電子顯微鏡照片顯示殼聚糖在膜結(jié)構(gòu)上纏結(jié)，而AgNPs則沉積在膜表面，隨著AgNPs含量的增加，膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌活性提高，抗菌率達到90%以上。Chen 等人[65]在纖維素膜上用銀納米粒子進行修飾，制備出具有良好抗菌性能的再生纖維素膜。結(jié)果顯示，膜通量為100 L/(m2·h·MPa)，5 nm 粒子的截留率為 86%。這種膜在緊急情況下可用于現(xiàn)場水處理。

此外，針對分離膜的膜孔堵塞問題，研究者發(fā)現(xiàn)先進行一些預(yù)處理（混凝、吸附等），而后進行膜過濾，能緩解水處理過程中的膜污染問題，從而延長分離膜的使用壽命[66-68]。

3 展 望

纖維素來源廣泛，選擇相應(yīng)的試劑將其溶解制備的再生纖維素膜具有有機合成高分子膜不可比擬的優(yōu)勢，如親水性、易化學(xué)改性及生物相容性好，被視為一種具有良好發(fā)展前景的膜材料。未來，要將再生纖維素膜制備成膜組件應(yīng)用到水處理需要解決膜本身的問題：①再生纖維素膜的水通量/滲透量低。凝固液、凝固液的溫度及纖維素溶劑影響膜的孔徑，在制備再生纖維素膜的過程中應(yīng)避免這些因素影響，以達到高的膜通量與截留率。②再生纖維素膜的力學(xué)性能相比聚砜類等分離膜低，制備膜組件時容易受損，需要對再生纖維素膜進行改性以提高膜的力學(xué)性能。③水中細菌易在再生纖維素膜上滋生引起膜污染，因此，需要對再生纖維素膜進行改性或者進行預(yù)處理，使其具有良好的抗菌性。