生物银提高纳米复合膜抗菌性

本报讯（记者闫洁）记者从中科院城市环境研究所获悉，该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进展，相关成果近日发表在水环境领域权威期刊《水研究》上。
 
据了解，膜分离技术应用广泛，但由膜污染引起的膜通量和分离性能的下降是膜技术面临的最严重问题。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最大的一类膜污染。
 
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。而最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修饰和改性上。
 
通常认为，增加膜表面亲水性能有效减少细菌的粘附，所以人们常采用亲水性添加剂或加入一些纳米杀菌剂使细菌失活，从而减轻膜污染。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，从而减少污染的发生。
 
来自该研究组的副研究员崔丽告诉《中国科学报》记者，目前纳米颗粒的抑菌性能已被成功地应用到膜材料中，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成为纳米复合膜领域亟须解决的关键问题。
 
崔丽介绍说，针对该问题，研究组利用乳酸杆菌作为还原剂和保护剂，在高pH条件下，通过还原银氨溶液制备得到生物银。该类生物银的平均粒径约为12纳米，能够分散地“镶嵌”在处于微米级别的细菌表面，甚至可以进入细菌的细胞内。“这样就成功地通过乳酸杆菌这个载体，有效减轻了小粒径纳米颗粒的团聚问题，提高了纳米复合膜的抗菌性能。”
 
据了解，该研究组还系统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的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，即使是生物银含量最低的纳米复合膜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。