韓國釜山大學(xué)（Pusan National University）研究團隊近日在國際水處理期刊《脫鹽》（Desalination）發(fā)表研究成果，成功開發(fā)一種具備“Janus”（雙面異質(zhì)）架構(gòu)的新型水凝膠膜。該材料可在單一系統(tǒng)內(nèi)同步完成海水除油與太陽能驅(qū)動淡化，實驗室測試顯示其對油污截留率突破99.99%，單位面積蒸發(fā)效率達傳統(tǒng)單層膜的三倍，為近海工業(yè)廢水處理提供了全新的材料路徑。

針對港口航道、航運干線及近海工業(yè)區(qū)常見油污導(dǎo)致反滲透膜快速堵塞的行業(yè)痛點，該研發(fā)團隊采用非對稱雙層設(shè)計將功能物理隔離。親水層由殼聚糖與聚乙烯醇（PVA）水凝膠交聯(lián)而成，負(fù)責(zé)引導(dǎo)淡水透過并攔截油滴；同時該層具備高效光熱轉(zhuǎn)換特性，可吸收太陽輻射并在膜表面產(chǎn)生局部微環(huán)境升溫，直接驅(qū)動水分相變蒸發(fā)。疏水層則嵌入覆碳殼的氧化銅納米顆粒，并固定于靜電紡絲制備的納米纖質(zhì)中，專門用于吸附和分離復(fù)雜污染物。這種分層架構(gòu)有效避免了傳統(tǒng)單層膜中除油過程與光熱產(chǎn)熱相互干擾的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了水力傳輸與熱能捕獲的解耦。

在模擬受污染海水的實驗室工況下，該復(fù)合膜對游離態(tài)及乳化態(tài)油污的截留率穩(wěn)定超過99.99%。在自然光照條件下進行太陽能淡化測試時，其單位面積淡水產(chǎn)出速率約為1.29千克/平方米/小時。相較于目前市面上主流的單層光伏淡化組件，該材料的能量轉(zhuǎn)化與相變效率提升了約兩倍。相關(guān)技術(shù)論文詳細記錄了材料合成路線與界面改性工藝，證實了碳包覆氧化銅在維持疏水性的同時，能有效抑制納米顆粒在水環(huán)境中的團聚與流失，為長期穩(wěn)定性提供了理論支撐。

從產(chǎn)業(yè)鏈位置來看，該材料主要面向海水淡化預(yù)處理模塊及分布式凈水設(shè)備的核心濾芯升級。當(dāng)前沿海石化園區(qū)、大型船舶靠泊區(qū)及海上油氣平臺的水處理系統(tǒng)，普遍依賴多級物理過濾與化學(xué)破乳工藝，不僅能耗較高，且頻繁更換濾芯會顯著推高運維成本。新型Janus膜將預(yù)處理除油與初級淡化整合至同一介質(zhì)，理論上可簡化工藝流程，降低對高壓泵組與專用化學(xué)藥劑的依賴。對于成套設(shè)備出口或海外EPC項目而言，此類集成化耗材有望成為滿足當(dāng)?shù)貒?yán)苛近岸排污標(biāo)準(zhǔn)的差異化配置選項，尤其適用于缺乏集中管網(wǎng)處理的離島或海上設(shè)施。

工程部署與采購選型關(guān)注點

盡管實驗室數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)異，但在實際部署前，工程商與采購方仍需結(jié)合現(xiàn)場水質(zhì)特征進行系統(tǒng)性評估。該類水凝膠膜的光熱性能高度依賴日照強度與入射角度，在陰雨頻發(fā)或高濁度水域，其理論蒸發(fā)速率可能出現(xiàn)波動。此外，覆碳殼氧化銅納米顆粒的長期抗生物附著能力與機械耐磨性，仍需通過連續(xù)運行周期驗證。國內(nèi)企業(yè)在跟進該技術(shù)或進行同類產(chǎn)品研發(fā)時，應(yīng)重點考察以下環(huán)節(jié)：

• 核對進水含油量與乳化程度：若原水中含有大量表面活性劑或高分子聚合物，可能改變疏水層的接觸角，需提前進行小試過濾實驗以確定通量。
• 評估支架結(jié)構(gòu)與透光率要求：親水層需直接暴露于光源以發(fā)揮光熱效應(yīng)，安裝時需確保上層無遮擋物，并匹配耐腐蝕的透明導(dǎo)流罩以維持熱效率。
• 關(guān)注跨境認(rèn)證與材質(zhì)合規(guī)：涉及飲用水輸出的淡化模塊，需確認(rèn)殼聚糖與聚乙烯醇基材是否符合目標(biāo)市場的食品級接觸標(biāo)準(zhǔn)（如FDA 21 CFR或EU 10/2011），并提供完整的重金屬溶出檢測報告。

在實際運維層面，該膜組件的清洗周期與壽命管理是決定全生命周期成本的關(guān)鍵。由于親水層承擔(dān)光熱蒸發(fā)功能，表面易積聚無機鹽結(jié)晶或有機污垢，建議配套低頻反沖洗或溫和酸洗程序，避免使用強氧化劑破壞水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)聚酰胺反滲透膜相比，該材料更適合作為前置粗濾單元，而非直接替代高精度脫鹽段。采購方在核算投資回報率時，應(yīng)將節(jié)省的化學(xué)藥劑費用、降低的泵浦能耗以及延長的主膜更換周期納入綜合測算模型。

隨著海洋經(jīng)濟活動向深遠海延伸，高鹽高油混合廢水的處理需求將持續(xù)增長。該雙面異質(zhì)膜的設(shè)計思路為下一代模塊化水處理裝備提供了明確的材料迭代方向。國內(nèi)濾材廠商可重點關(guān)注其納米纖維復(fù)合工藝與界面交聯(lián)技術(shù)，探索在工業(yè)廢水零排放或特種海水淡化領(lǐng)域的適配方案，以應(yīng)對日益嚴(yán)格的近岸排污監(jiān)管要求，并為后續(xù)參與制定積累技術(shù)儲備。