近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在Environmental Science & Technology期刊上发表了题为 “In Situ Surfactant-Assisted Assembly for Efficient Removal of PFAS by Low-Pressure Ultrafiltration Membrane Process”的研究论文。该研究通过在水处理过程中引入表面活性剂，原位诱导其与全氟及多氟烷基化合物（PFAS）分子自组装形成纳米复合物或胶束，实现了超滤膜对PFAS的高效截留。

全氟和多氟烷基化合物（PFAS）因其高度的环境持久性和潜在健康风险，已成为全球广泛关注的新污染物。由于PFAS分子尺寸较小，传统膜分离技术在处理过程中往往面临能耗高、运行成本高等问题，亟需开发高效、经济的PFAS去除技术。针对上述挑战，研究团队构建了一种表面活性剂辅助的超滤（UF）体系，通过向含PFAS的水体中引入低浓度阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），诱导PFAS分子与CTAB通过疏水相互作用和静电相互作用发生原位自组装，形成纳米尺度的胶束或复合物，从而显著提高PFAS在超滤膜上的截留效率。实验结果表明，加入CTAB后，PFOA的UF截留率由30.3% 提升至99.1%。该体系在不同过滤方式（包括死端过滤和错流过滤）、宽pH范围（1–9）以及存在天然有机质（NOM）等复杂条件下均表现出良好的截留性能，并可在长时间运行过程中保持运行稳定性。同时，该技术对其他部分PFAS及有机污染物同样具有良好的去除效果。结合实验与模型分析发现，膜过滤过程中产生的浓差极化效应会导致CTAB在膜表面局部富集，因此即使本体溶液中的CTAB浓度低于临界胶束浓度（CMC），在膜界面附近仍可形成CTAB–PFOA胶束与复合物，从而实现PFAS的高效截留。机理研究进一步表明，相较于静电相互作用，疏水相互作用在CTAB–PFOA复合物的形成及其PFAS的超滤截留过程中起主导作用。该研究构建了一种低压、低能耗的PFAS超滤截留技术，不仅深化了表面活性剂强化污染物截留机制的理解，也为PFAS污染水体的低能、高效处理提供了新思路。

图  表面活性剂强化超滤去除PFAS机制示意图

本研究工作获得了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c13478