通过微生物发酵大规模生产抗生素产生了复杂的废水流,其中含有高价值的抗生素产物和高浓度的无机盐(Liu et al., 2024a; Li et al., 2020; Zazouli et al., 2009)。这种高盐度的发酵液对水资源管理提出了双重挑战:一方面, ineffective 的分离会导致下游处理过程中有价值的抗生素化合物丢失;另一方面,含抗生素的咸水废水的排放增加了抗生素在水生环境中传播的抗性问题以及抗菌素耐药性的发展(Huang et al., 2021; Liu et al., 2024b)。因此,高效分离抗生素与无机盐不仅对制药资源回收至关重要,也对可持续废水处理和环境保护必不可少。
纳滤(NF)作为一种有前景的技术,能够选择性地排除有机微污染物,同时允许部分单价盐的通过(Bai et al., 2023; Wang et al., 2026b),为解决这一挑战提供了有效途径。目前,与传统的吸附、提取或蒸发工艺相比,聚酰胺 NF 膜在抗生素富集和脱盐方面具有能源效率优势(Liu et al., 2025a)。然而,在实际应用中,大多数商用和实验室开发的聚酰胺 NF 膜在处理高离子强度废水时存在渗透性与选择性之间的显著权衡。为了实现高抗生素阻隔效果,通常需要具有小孔径和高电荷密度的致密选择性层,但这不可避免地会导致过量盐分保留和增加的水力阻力(Wu et al., 2023)。抗生素保留与盐分排除之间的这种固有耦合从根本上限制了 NF 在含盐废水中的抗生素回收可行性,特别是在工业相关的高离子强度条件下(Jun et al., 2018)。
最近的努力集中在表面改性、后处理或引入大体积共聚单体以放松聚酰胺网络方面(Ritter et al., 2001; Zhang et al., 2025c)。虽然这些策略在一定程度上提高了渗透性,但它们往往存在结构稳定性不足、可扩展性有限或在高盐度操作时对纳米通道结构缺乏精确控制的问题(Liu et al., 2025b; Guo et al., 2025)。更重要的是,大多数现有方法将膜结构视为界面聚合的静态结果,未能充分利用反应动力学、单体扩散和界面流体流动之间的动态耦合(Ren et al., 2022; Lim et al., 2025)。这种被忽视的耦合为原位工程化聚酰胺形成途径提供了机会,与传统静态结构调整相比,提供了一种根本不同的方法,从而打破了在高盐度条件下的选择性-渗透性约束。从水处理的角度来看,能够同时提高抗生素选择性、盐分渗透性和长期运行稳定性的膜设计策略仍然非常值得探索。
在这项工作中,我们提出了一种动态界面调控策略,用于纳滤膜,以克服从高盐度水体中脱盐时遇到的固有渗透性与选择性权衡。通过将 TAT 作为动力学调节剂引入传统的哌嗪(PIP)/三甲基氯(TMC)界面聚合系统,可以同时调控反应路径、界面传输行为和选择性层的微观结构。具体而言,TAT 调节了聚合动力学和界面传输,从而形成了一个“松散而 robust”的聚酰胺层,既保持了高抗生素阻隔效果,又降低了 NaCl 的阻隔效果。值得注意的是,优化后的膜实现了高达 22.0 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹ 的高水通量,以及 96.1 的显著抗生素/盐分离比。这种由流动调控的界面策略为高效抗生素回收和可持续的咸水废水管理提供了一条可扩展的、基于机制的途径。