随着全球清洁用水需求不断增长，膜分离技术因其高效、节能和适用范围广，已成为海水淡化、废水回用和水净化领域的重要支撑技术。其中，薄膜复合膜（TFC）尤其是聚酰胺类膜，已成为反渗透和纳滤过程中的核心材料。然而，膜污染始终是制约其长期稳定运行的关键瓶颈，不仅会导致通量下降、能耗上升和清洗频率增加，还会显著缩短膜使用寿命、推高运行成本。围绕这一问题，近年来薄膜纳米复合材料（TFN）因可通过引入纳米填料改善膜表面润湿性、结构稳定性和抗污染性能而受到广泛关注。

在此背景下，来自印度尼西亚Universitas Syiah Kuala和文莱Universiti Brunei Darussalam的Muhammad Roil Bilad、Nasrul Arahman等学者发表综述，系统梳理了稻壳来源纳米二氧化硅与纳米纤维素在TFN膜中的研究进展，重点讨论其提取方法、结构特征、界面作用、抗污染机制及产业化挑战，提出了一条将农业废弃物资源化与高性能膜材料开发相结合的可持续研究路径。

图1. 稻壳来源纳米二氧化硅的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）图像

从农业废弃物到功能纳米材料的转化：传统上，稻壳多被视为处理成本高、利用价值低的农业副产物，但该综述指出，其独特之处在于同时富含二氧化硅（燃烧后可达约95%）与纤维素（约30%–40%），使其成为少见的“双组分纳米材料前驱体”。通过“燃烧制灰—碱溶—酸沉”路线可获得无定形、高比表面积的纳米二氧化硅，而通过去木质素/半纤维素预处理结合酸水解或机械解纤，则可制备具有高长径比的纳米纤维素。这种“一种废弃物→两类功能材料”的转化路径，不仅降低原料成本，还为膜材料设计提供了兼具结构调控与界面调控能力的绿色纳米单元，体现了典型的“废弃物资源化+功能材料化”耦合思路。

稻壳纳米填料在薄膜纳米复合材料（TFN）中的抗污染机制：在膜性能调控部分，文章重点讨论了稻壳来源纳米二氧化硅与纳米纤维素在TFN膜中的作用机制。作者指出，TFN膜的核心思路是在超薄聚酰胺选择层中引入纳米填料，通过调节界面聚合行为、表面形貌和传质通道，实现通量、选择性与抗污染性能的协同提升。稻壳来源纳米二氧化硅主要通过提高膜表面亲水性、增强机械刚性与热稳定性、改善聚酰胺层结构均匀性来降低有机污染和部分结垢倾向；纳米纤维素则更多体现为提高膜表面平整度、增强界面相容性、改善机械韧性，并通过其丰富的表面官能团构建更稳定的水化层，从而削弱有机物和微生物在膜表面的黏附。文章还特别指出，两者虽都能提升膜亲水性，但功能侧重点并不相同：纳米二氧化硅更偏向于刚性增强和稳定性提升，纳米纤维素则更强调表面调控和可持续属性。论文综合多项研究结果认为，合理引入这两类稻壳衍生纳米填料后，TFN膜可在不显著牺牲选择性的前提下实现约50%–70%的通量提升，并获得超过90%的抗污染恢复表现，显示出良好的应用潜力。

工程化前景、现实挑战与未来方向：在应用展望部分，作者并未止步于“稻壳材料绿色、性能不错”的表面结论，而是进一步讨论了其走向工程化所面临的关键问题。文章指出，尽管稻壳来源纳米材料在循环经济、绿色化学和废弃物高值利用方面具有明显优势，但在实际放大过程中仍存在若干挑战，包括纳米颗粒在高负载下易团聚、纳米纤维素对湿度敏感、长期使用中潜在填料浸出风险，以及界面聚合工艺在工业化连续生产中对分散均匀性和膜层一致性的高要求。此外，提取过程中的化学品和能耗投入、与商业化二氧化硅和木浆来源纳米纤维素的成本竞争，以及饮用水领域对纳米材料应用的监管要求，也都是必须面对的现实问题。基于此，综述提出未来研究应重点推进绿色提取工艺、低成本规模化制备、功能化表面改性。尤其值得注意的是，文章通过生命周期评价进一步指出，相较传统石英砂来源SiO2和木浆来源纳米纤维素，稻壳路线在温室气体排放和能耗方面具有明显优势，说明这类材料不仅是“可用”，更有望成为兼顾性能与可持续性的下一代膜改性单元。总体来看，这篇综述的重要意义在于，它把稻壳来源纳米二氧化硅和纳米纤维素从“农业废弃物提取产物”提升为“面向高性能抗污染膜设计的可持续功能材料”，为未来绿色TFN膜的发展提供了较为系统的研究框架。

Muhammad Roil Bilad任职于文莱Universiti Brunei Darussalam，长期从事工程与环境科学领域研究，重点聚焦于水科学与技术及生物医学工程方向。其研究方向广泛且具有交叉性，主要包括：膜分离技术、电流体力学与流体动力学、基于膜的离子分离、气体传输与分离、太阳能驱动水处理技术、电纺纳米纤维在生物医学中的应用，以及表面改性与超疏水材料设计等。

Nasrul Arahman，本科就读于Syiah Kuala大学化学工程专业，研究方向为水与废水处理。随后于1999–2002年在Sepuluh Nopember理工学院（Institute of Technology Sepuluh Nopember）环境工程系攻读硕士学位，硕士论文聚焦于膜技术在饮用水处理中的应用。其在膜分离技术领域的系统深入研究始于博士阶段（2005–2008年），就读于日本神户大学（Kobe University）化学工程系。在此期间，他围绕高性能膜材料的设计与制备开展研究，通过选用不同聚合物材料并结合有机或无机组分进行改性，以提升膜的分离性能。

原文信息：

Wafiq Alni Dzulhijjah, Sri Aprilia, Nasrul Arahman, Sri Mulyati, Muhammad Roil Bilad, Anisa Luthfiana

Rice husk-derived nanosilica and nanocellulose as antifouling agents in thin-film nanocomposite membranes

Advanced Nanocomposites, 2026, 3: 63–83.

https://doi.org/10.1016/j.adna.2025.09.005