鱿鱼骨“变废为宝”成净水利器！青科大科研团队研发新型水净化膜

近日，青岛科技大学高分子科学与工程学院张建明教授团队在国际顶级期刊《Advanced Materials》发表突破性成果——将海鲜加工废弃物鱿鱼骨转化为性能卓越的超渗透水净化膜（BUM）。这项创新不仅实现了生物废物的高值化利用，更以超高纯水通量和精准截留能力，为全球水污染治理提供了革命性的绿色解决方案。

新研发出的滤膜（下方）

从“海鲜垃圾”到“净水神器”，生物废物迸发新价值

全球海鲜加工行业每年会产生约6万吨鱿鱼骨废弃物，这些鱿鱼骨富含β-相壳聚糖，过去利用率不到10%，还容易污染环境。张建明教授团队针对这个问题，通过APS氧化剥离蛋白并羧化表面的工艺，从鱿鱼骨中提取出了直径仅1.2纳米的超细β-甲壳素纳米纤维（β-ChNF），其中25%的纤维甚至只有2分子层厚，创下纤维材料厚度的新纪录。

经过真空过滤成膜，这种由鱿鱼骨制成的BUM性能惊人：膜厚仅0.124μm时，纯水通量高达46207L・m⁻²・h⁻¹・bar⁻¹，远超现有的纳米过滤膜技术；对100nm的纳米塑料微粒截留率达到100%，即便面对只有1.5nm的罗丹明B染料分子（约为新冠病毒尺寸的1/50），1.8μm厚的膜截留率也能达到99.2%。加速老化实验显示，用10nmMgO悬浮液连续过滤57小时，截留率始终保持100%，累计处理734.5mg污染物，而且污染水通量仍超过多数商业膜的纯水通量，展现出良好的工业应用潜力。

鱿鱼骨

突破传统瓶颈，关键变量解锁性能飞跃

这项研究能够成功，得益于团队对实验细节的精准把控和技术突破。据介绍，研究初期因为忽视了纤维间静电排斥与膜层堆积的动态平衡，只固定ChNF浓度和过滤时间，导致滤膜的通量和截留率不理想。2024年李柏霄博士加入后，发现“膜厚度”这个关键变量被忽略了。“膜厚度不只是个几何参数，它会直接影响孔隙分布和流体动力学。膜太薄，纤维排列松散，截留率低；膜太厚，孔隙被压缩，通量就会降低。”

基于这个发现，团队进行了系统的厚度梯度实验，最终证实：通过调节ChNF负载量来控制膜厚度（124nm至1.8μm），可以实现对不同尺度污染物的精准截留，比如0.124μm的膜适合去除纳米塑料，1.8μm的膜则对有机染料效果更好，实现了“一膜多用”。同时，L-ChNF（来自枪乌贼科鱿鱼骨）经过更高效的APS氧化，羧基含量更高，胶体稳定性更强，其制成的膜孔隙率高达74.8%，大大提高了水流速度。

经济环保双优，契合国家战略与全球需求

当前，水短缺和污染已经成为我国国家安全和发展的重大挑战。2025年，国内水净化市场规模预计达到346亿美元，年增长率超过9%。国家的“双碳目标”“十四五”规划以及《水污染防治行动计划》等政策，都在鼓励高效膜技术的创新。张建明团队的成果正好填补了生物基低成本膜的市场空白。“从经济角度看，6克鱿鱼骨能生产14000张滤膜，原料成本几乎为零，技术经济评估显示，实验室规模生产的毛利率可达54.93%，投资回报率超100%。”团队成员李柏霄还介绍，从环保角度看，单张膜的碳足迹也要远低于合成膜。

国际市场方面，2025年全球水净化膜市场规模将达到97亿美元，2034年有望增长至206亿美元。但现有技术普遍存在成本高、产量低和可持续性不足的问题。张建明团队研发的BUM以生物基材料为核心，克服了传统膜的缺点，借助中国在制造和出口方面的优势，有望提升我国在全球水技术领域的竞争力。

产学研深度融合，硬核团队护航成果落地

这项成果背后，是一支在生物基高分子材料领域深耕的团队。团队带头人张建明教授是青岛科技大学高分子科学与工程学院院长，长期研究纳米纤维素、生物降解高分子等领域，发表SCI论文200余篇，被引用12000余次，连续三年入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。

2009年，张建明教授组建了“生物基高分子与功能弹性体团队”，现有成员80余人，包括3位泰山学者特聘教授、德国洪堡学者等。近五年，团队获批国家重点研发计划、国家自然科学基金等二十多个重要科研项目，与山东星宇手套、吉林石化、圣泉集团等企业开展产学研合作。此前，团队在甲壳素纳米纤维领域已经实现多项技术转化，服务了国内百余家单位。

对于未来，李柏霄表示，团队会进一步优化鱿鱼骨提取工艺和膜组装技术，推动BUM的产业化，计划将其集成到注射器式过滤器中，拓展到海水淡化、工业废水回收等领域。“我们希望用科技把海洋废弃物变成生命之源，让‘变废为宝’的循环经济理念惠及更多缺水地区，为全球水安全贡献中国智慧。”

（半岛全媒体记者 刘恺琦 刘金震）