水是生命之泉,是人類賴以生存的重要資源。然而,伴隨著工業(yè)化進程,世界各地水源也遭受著不同程度的污染。工業(yè)廢水的排放、農(nóng)藥化肥的施放、藥品和個人護理品的不恰當處理導致淡水資源污染嚴重,很大程度的影響了人類健康。
盡管水處理技術不斷發(fā)展,但水中仍存在一系列微量有機污染物(如雙酚A、四環(huán)素、雙氯芬酸和多環(huán)芳烴等)難以被去除。即使采用配備了納濾和反滲透膜的凈水設備,由于微污染物易吸附、溶解和擴散并部分透過這類聚酰胺膜,仍然存在一定安全風險。
酶催化由于其溫和、高效、環(huán)境友好等特點,可用于微污染物的去除。但是酶的活性和穩(wěn)定性之間存在“trade-off”效應限制了它的實際應用,而對酶所處的微環(huán)境進行調(diào)控有望打破這一瓶頸。
納濾膜的分離功能和酶的催化功能,精確地調(diào)控酶所處的微環(huán)境,使其能夠高效、穩(wěn)定地去除飲用水中的微污染物。利用納濾膜的分離功能,即時和精確地調(diào)控進入級聯(lián)催化區(qū)域的第一個反應底物的濃度(葡萄糖),來控制過氧化物酶的微環(huán)境,同時提高其催化活性和穩(wěn)定性。
通過在水中加入低濃度的葡萄糖就能誘發(fā)膜內(nèi)的級聯(lián)反應,使微污染物如雙酚A落入這個精心設計的陷阱。其背后的科學問題是通過調(diào)控葡萄糖在過濾時的對流和擴散作用,進而控制膜內(nèi)催化區(qū)域的微環(huán)境pH值和過氧化氫濃度,實現(xiàn)水中雙酚A的高效穩(wěn)定去除。
納濾膜技術是一種高效的分離技術,其分離性能可成功的應用于水中微污染物的去除,打破水中微污染物難以去除的瓶頸。