图1深海鱼体内的微塑料纤维
尽管微塑料对人体健康的危害目前尚无定论，但无论是微塑料本身的不可降解性还是其吸附的有毒物质，对人体的危害都会随剂量的增加而急剧增大。由于人类位于生物链顶端，会将持久性有机污染物和其他物质的毒性累积放大。且这类不能在生物体内降解的高分子微料一旦进入血液循环，将对人类健康和生命安全带来极大隐患，增大了心血管疾病的危险，不可掉以轻心。目前家用净水设备及医用领域的过滤材料均采用生物不可降解高分子塑料为制膜原料，在运输、保存和使用过程中会产生肉眼不可见的微塑料。因此采用生物可降解材料制备的过滤膜，不仅可以截留自然水体中和医疗过程中产生的微塑料，也可以预防摄入不可降解塑料微粒对人体所造成的危害。
目前聚乳酸（PLA）和壳聚糖（CS）是最常用的可降解制膜材料，其中壳聚糖（CS）是一种天然的碳水化合物，其具有丰富、廉价、多功能、无毒、可生物降解、高活性和可再生等特点。壳聚糖易溶于一些有机溶剂而成膜。由于壳聚糖膜具有优异的生物相容性、耐碱、耐有机溶剂、耐热等性能，使其成为渗透汽化领域中一种极其重要的成膜高聚物材料。PLA膜具有良好的力学性能，其拉伸强度和弹性模量与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）相当。但由于PLA膜本身的疏水性和脆性，分离层溶液不能均匀地铺展在PLA膜表面，会造成基膜与分离层的玻璃。因此，为提高生物可降解膜的稳定性，需要对膜进行改性。
3.1 物理改性
PLA膜具有结构易调控的性能，因此可以将PLA膜设计成锚定式结构（见图2）将分离层钩挂于基膜上，来提高生物可降解膜的稳定性。
图2 PLA膜锚定式结构
3.2 CS膜改性
壳聚糖分子链间密集的氢键网络导致壳聚糖薄膜具有脆性，分子链间氢键主要由氨基与羟基提供。因此可以将聚乙烯醇（PVA）和γ-聚谷氨酸（γ-PGA）引入起到增塑的作用，原理是破坏壳聚糖分子间氢键，重组高分子网络，原理见图3。
图3壳聚糖改性原理
3.3 可生物降解膜性能评价
改性后制备的可生物降解膜结构如图4所示。从图中可以观察到，孔结构是均匀的海绵状，这使得膜具有机械强度高、耐压密性强、截留性能稳定和不易产生缺陷等优势。
图4生物可降解膜断面电镜图
对可生物降解膜进行截留率测试，结果如图5所示。可见，本实验制备的膜具有良好的截留效果，可用于不同物质的截留。
图5可生物降解膜对不同分子量物质的截留率
本产品可采用与传统纳滤膜、反渗透膜相同的生产线，通过调整配方和制膜工艺，同时生产超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透汽化膜及生物可降解膜等，随着市场的拓展逐渐深入，必将实现工业过程向高效、绿色方向转型升级，同时为居民健康保驾护航。
在民用领域，该生物可降解膜可以用于净水机最后一级，用于截留水中残留的微塑料，保障民众饮水健康。在医用领域，采用这种生物可降解材料制备的过滤膜可以代替传统输液管中的高分子滤膜。并且由于其独有的生物相容性和可降解性，运用在氧合器、血液透析等设备中，可以消除高分子滤膜在使用过程中脱落的微塑料对人体的潜在危害。
以净水滤膜为例，计划24h-48h换一次膜，采用自动弹仓的方式进行更换，用户每月取下弹仓更换新一批可降解膜。目前计划每片膜售价约为0.5元，保证一个四口之家，每人每天安全用水成本为0.1元。城镇人口约占总人口50%，6.5亿人口，对应1.5亿个家庭，5年后希望达到10%的推广率。预计产值超过10.9亿元，利润率超过100%。
本实验室采用可降解的PLA和CS制备生物可降解过滤膜。通过技术改进，首创性地开发出了分离性能高、生物可降解的新型净水膜。解决了传统家用净水膜无法降解、一旦破损对环境和人体健康不友好等问题，消除了净水膜的使用过程中对生物体带来的健康隐患，真正实现了净水膜生产、使用、处理的环保健康。目前该技术是全国唯一采用生物可降解材料制备净水滤膜的技术，具有良好的应用前景。