【哈工大（深圳）宣】（杨帆等/文 安烨辰/图）近日，哈工大深圳校区智能学部生态环境学院城乡水资源与水环境全国重点实验室王爱杰团队韩京龙教授联合香港城市大学、北京工业大学等单位在制药结晶母液资源化领域取得重要突破。研究成果以《从高盐有机废液规模化回收莫西沙星的SWCNT-OH/GO复合膜》（Robust SWCNT-OH/GO Membranes for Scalable Recovery of Moxifloxacin from High-Salinity Organic Wastewater）为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上，为从复杂体系中规模化回收高价值有机物提供了一种新的膜技术应用范式。

制药等精细化工结晶母液通常被作为危险废物处理，所采用的蒸发固化、焚烧等方式能耗高、企业负担沉重。基于膜法的处理处置技术具备回收高价值物质资源的潜力，然而常规的商业化聚酰胺等有机膜对溶剂的耐受能力较差，难以适用于含有机溶剂的复杂废水体系。该研究设计并制备了一种羟基化单壁碳纳米管（SWCNT-OH）增强的无机交联GO复合膜。SWCNT-OH的引入主要发挥三方面作用。首先，在GO二维层间通道中构建了额外的水-盐快速传输通道。其内径约1.5 nm的一维纳米通道可为水分子和无机盐离子提供低阻力传输路径，显著提升膜的水渗透性能，使SWCNT-OH/GO膜的水渗透性比纯GO膜提高4倍以上。其次，SWCNT-OH的引入有效增强了GO分离层的结构稳定性。SWCNT-OH外壁丰富的羟基官能团能够与GO纳米片及无机交联剂四硼酸钠形成稳定的“-C-O-B-”共价交联网络，如同“钢筋”嵌入并支撑GO层状结构，从而抑制层间溶胀，使膜在极端化学清洗和长期运行条件下仍能保持稳定的通道结构。而且，SWCNT-OH的引入强化了膜的筛分与抗污染能力。膜表面羟基密度的提高增强了膜的亲水性和负电性，有助于形成稳定的表面水化层并增强对带负电有机分子的静电排斥作用，从而使膜对染料、抗生素及PFASs等物质表现出超过90%的截留率，同时赋予膜优异的抗污染性能。

图1：单壁碳纳米管（SWCNT-OH/GO）复合膜设计与应用示意图。（图a）SWCNT-OH/GO复合膜的结构设计示意图；（图b）用于回收莫西沙星结晶母液的中试放大系统。

基于结构和界面的协同调控，SWCNT-OH/GO复合膜对莫西沙星和氯化钠、小分子有机物等杂质的分离性能显著提升，莫西沙星和氯化钠的分离因子由4.2提高至22.2，提高5倍以上。该结果表明，SWCNT-OH/GO复合膜能够在促进水分子和无机盐快速渗透的同时有效截留有机分子，突破了传统膜材料难以兼顾渗透性与选择性的“跷跷板”效应。

图2：SWCNT-OH/GO复合膜的放大策略

为了推进工业化应用，团队将实验室尺度的SWCNT-OH/GO（0.1:1）复合膜放大化至工业化规模，用于回收某大型制药企业结晶母液中的莫西沙星。该系统的膜面积达11 m2（单套膜系统为5.5 m2）。技术验证系统由三套设备组成，总膜面积为33 m2，可长期稳定运行。按照验证设备每日2吨结晶母液分离回收能力，每日可回收约10kg莫西沙星，按莫西沙星原料药~900元/ kg计算，效益良好，投资回收期在1年以内。进一步验证了所开发的SWCNT-OH/GO复合膜系统应用于工业规模高盐有机废液废水资源化的良好前景。

图3：SWCNT-OH/GO复合膜回收结晶母液的莫西沙星。（图a）SWCNT-OH/GO复合膜处理莫西沙星结晶母液的工艺流程示意图。（图b）SWCNT-OH/GO TC复合膜系统连续7天处理莫西沙星结晶母液的分离效果。（图c）SWCNT-OH/GO TC复合膜系统与现有工艺处理莫西沙星结晶母液的成本对比。（图d）SWCNT-OH/GO TC复合膜系统的收益

王爱杰教授、韩京龙教授、北京工业大学安全福教授以及香港城市大学曾志远教授为论文共同通讯作者。哈工大安烨辰博士，香港城市大学梅亮博士、加拿大卡尔加里大学杨锐捷博士为论文共同第一作者。哈工大硕士研究生任瑞昀、何志辉、徐浩然作为重要作者参与研究。香港城市大学、北京化工大学、新疆大学、北京林业大学等单位科研人员参与相关研究。该研究同时得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、深圳市科技计划、香港研究资助局等支持。（编辑 谢梁晖 审核 张惠屏 陈南坤）

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74529-4