本發(fā)明涉及一種用于過濾液體的混合型過濾結(jié)構(gòu)，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于過濾液體的混合型過濾結(jié)構(gòu)，其具有多孔支撐層，該多孔支撐層包括具有納米孔的活性層和具有膜蛋白的脂雙層。

背景技術(shù)：

近來，隨著工業(yè)的發(fā)展，由于環(huán)境污染和人口增長，飲用水污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)開發(fā)了用于從液體中除去污染物的液體類過濾結(jié)構(gòu)。

作為具有高選擇性的常規(guī)分離膜的反滲透膜具有存在于聚合物材料的聚合物鏈之間的自由體積的路徑，因此水分子可通過而其它分子或離子被反滲透膜阻擋。這里，作為路徑的自由體積不沿著一個(gè)方向排列，也不具有滲透形狀。然而，自由體積具有復(fù)雜的纏結(jié)或彎曲的形狀。因此，盡管自由體積是相對薄的活性層，但自由體積具有相對較長且復(fù)雜的途徑，因此選擇性相對較好，但通過率相對較低。

具有像納濾(nf)、微濾(mf)等的多孔結(jié)構(gòu)的多孔型分離膜具有通孔結(jié)構(gòu)，但是對于分離單分子水或特定的離子來說太大了。因此，多孔型分離膜的滲透性良好，但多孔型分離膜的選擇性相對較差。此外，由于脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，水過濾系統(tǒng)具有相對較低的耐久性，在該水過濾系統(tǒng)中復(fù)合水通道蛋白質(zhì)位于囊泡層中。

因此，需要開發(fā)具有高過濾效率、滲透性和耐久性的混合型過濾結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述相關(guān)技術(shù)的問題。本發(fā)明提供了一種用于過濾液體的混合型過濾結(jié)構(gòu)，其具有包括具有納米孔的活性層的多孔支撐層和具有膜蛋白的脂雙層，其能夠具有高過濾效率、滲透性和耐久性。

根據(jù)一示例性實(shí)施例，混合型過濾結(jié)構(gòu)包括第一活性層、多孔支撐層和可滲透層。第一活性層具有第一納米孔，該第一納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層具有多個(gè)孔，并且設(shè)置在第一活性層的下方?？蓾B透層設(shè)置在多孔支撐層的下方。多孔支撐層包括在孔內(nèi)的多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層，并且水分子選擇性地通過膜蛋白。第一納米孔垂直穿過第一活性層。第一納米孔和孔彼此連通，液體通過其流動(dòng)。

根據(jù)另一示例性實(shí)施例，混合型過濾結(jié)構(gòu)包括第一活性層、多孔支撐層和第二活性層。第一活性層具有第一納米孔，該第一納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層具有多個(gè)孔，并且設(shè)置在第一活性層的下方。第二活性層設(shè)置在多孔支撐層的下方，其具有第二納米孔，該第二納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層包括在孔內(nèi)的多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層，并且水分子選擇性地通過膜蛋白。第一納米孔和第二納米孔分別垂直穿過第一活性層和第二活性層。第一納米孔、孔和第二納米孔彼此連通，液體通過其流動(dòng)。

根據(jù)又一示例性實(shí)施例，混合型過濾結(jié)構(gòu)包括第一活性層、多孔支撐層和可滲透層。第一活性層具有第一納米孔，該第一納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層具有內(nèi)部嵌有第一活性層的孔?？蓾B透層設(shè)置在多孔支撐層的下方。多孔支撐層包括在孔內(nèi)的多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層，并且水分子選擇性地通過膜蛋白。第一納米孔垂直穿過第一活性層。

根據(jù)又一示例性實(shí)施例，混合型過濾結(jié)構(gòu)包括第一活性層、多孔支撐層和第二活性層。第一活性層具有第一納米孔，該第一納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層具有內(nèi)部嵌有第一活性層的孔。第二活性層設(shè)置在多孔支撐層的下方，其具有第二納米孔，該第二納米孔的內(nèi)壁與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合。多孔支撐層包括在孔內(nèi)的多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層，并且水分子選擇性地通過膜蛋白。第一納米孔和第二納米孔分別垂直穿過第一活性層和第二活性層?？住⒌诙{米孔彼此連通，液體通過其流動(dòng)。

在一示例性實(shí)施例中，包含官能團(tuán)的化合物與第一納米孔和第二納米孔中的每一個(gè)的內(nèi)壁結(jié)合，因此需要除去的材料可以容易地從含水的液體中除去。

包括具有納米孔結(jié)構(gòu)的活性層，從而克服了具有高選擇性和低滲透性的反滲透膜的局限性以及克服了具有高滲透性和低選擇性的多孔型分離膜的局限性。此外，多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層選擇性滲透包含官能團(tuán)的化合物，水分子被包含在第一納米孔和多孔支撐層的孔中，因此可以提高水的選擇性。

因此，在本示例性實(shí)施例中，開發(fā)了用于少量水分子或離子平行通過的具有一尺寸的納米孔，并且能夠控制滲透性的具有活性基團(tuán)的化合物通過影響水分子或離子可在納米孔表面有效處理，從而可以通過本示例性實(shí)施例解決常規(guī)分離膜的問題。此外，多孔支撐層中包含具有選擇性滲透水分子的膜蛋白的多個(gè)脂雙層，因此可提高滲透性和選擇性。

在說明書中，“活性基團(tuán)”可被定義為最初存在于活性層的納米孔的內(nèi)壁中的基團(tuán)，或者被定義為能夠化學(xué)或物理地與官能團(tuán)結(jié)合的基團(tuán)，從而包含官能團(tuán)的化合物能與納米孔的內(nèi)壁結(jié)合。經(jīng)由表面處理形成在納米孔的內(nèi)壁的活性基團(tuán)能夠同時(shí)與具有納米結(jié)構(gòu)的活性層和包含官能團(tuán)的化合物化學(xué)或物理地結(jié)合。

在說明書中，“表面處理”可被定義為具有納米孔結(jié)構(gòu)的活性層的納米孔的內(nèi)壁的等離子體處理或可被定義為通過涂層在在納米孔的內(nèi)壁上形成活性基團(tuán)。

在說明書中，“官能團(tuán)”可定義為對用于過濾的水分子具有選擇性并且對其它分子沒有選擇性的基團(tuán)，例如通過與水分子相互作用的選擇性。這里，相互作用可為用于過濾的液體分子(例如水分子)的官能團(tuán)的范德華力、靜電力、化學(xué)鍵等。

在一示例性實(shí)施例中，可以在第一活性層中形成多個(gè)第一納米孔，并且在第二活性層中形成多個(gè)第二納米孔。第一納米孔和第二納米孔分別垂直地穿過第一活性層和第二活性層，因此液體如水可以通過。第一納米孔和第二納米孔的內(nèi)壁具有可與包含官能團(tuán)的化合物結(jié)合的活性基團(tuán)。

在一示例性實(shí)施例中，活性基團(tuán)可以是nh2，-cooh和oh中的一種。

存在于第一納米孔和第二納米孔的內(nèi)壁上的活性基團(tuán)最初存在于納米孔的內(nèi)壁，這取決于具有納米孔結(jié)構(gòu)的活性層，例如在具有-cooh活性基團(tuán)的高分子化合物或由具有-oh基團(tuán)的無機(jī)化合物形成的活性層的情況下。當(dāng)活性基團(tuán)最初不存在于納米孔的內(nèi)壁時(shí)，活性基團(tuán)可以通過諸如等離子體處理或涂層的表面處理形成。這里，當(dāng)活性基團(tuán)最初存在于納米孔的內(nèi)壁時(shí)，可以進(jìn)一步處理表面以增加活性基團(tuán)的密度。

在一示例性實(shí)施例中，多孔支撐層可以設(shè)置在第一活性層的下方，或者可以嵌入孔的內(nèi)部。多孔支撐層可包括在孔內(nèi)的多個(gè)具有膜蛋白的脂雙層，并且水分子選擇性地通過膜蛋白。

在一示例性實(shí)施例中，膜蛋白可以是水通道蛋白或水甘油通道蛋白。

水通道蛋白是膜蛋白被動(dòng)地傳遞細(xì)胞膜內(nèi)的水，并阻止離子和其他溶質(zhì)的移動(dòng)，但是選擇性地誘導(dǎo)水分子在細(xì)胞內(nèi)部或外部移動(dòng)。例如，水通道蛋白可包括基于在人類、植物或細(xì)菌顯示的各種蛋白質(zhì)的水通道蛋白，例如酵母水通道蛋白(aqy1))、植物水通道蛋白(sopip2；1)、水甘油通道蛋白(aqp3)或細(xì)菌水通道蛋白(aqpz)。此外，水通道蛋白可為重組蛋白，其為基于通過蛋白質(zhì)重組dna技術(shù)人工顯示的蛋白質(zhì)的水。

在一示例性實(shí)施例中，膜蛋白可以是通過脂雙層的脂雙層膜的跨膜蛋白，并且可以存在于兩個(gè)脂雙層彼此接觸的位置。

選擇水通道蛋白或水甘油通道蛋白作為膜蛋白，因此根據(jù)本實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)通過包含在多孔支撐層中的蛋白質(zhì)有效地并且選擇性地過濾水。

在一示例性實(shí)施例中，第一納米孔和第二納米孔中的每一個(gè)具有小于50nm，且在0.1nm和10nm之間的最小直徑。當(dāng)?shù)谝患{米孔和第二納米孔中的每一個(gè)的最小直徑在上述范圍內(nèi)，以及包括官能團(tuán)的化合物與第一納米孔和第二納米孔的內(nèi)壁結(jié)合時(shí)，納米孔的有效直徑被改變，該納米孔的表面通過機(jī)械、電氣或化學(xué)相互作用用于對水分子或其他離子的的官能化。例如，當(dāng)液體是水時(shí)，第一納米孔和第二納米孔中的每一個(gè)的有效直徑增加，但是第一納米孔和第二納米孔中的每個(gè)的有效直徑減小，因此水分子容易通過第一納米孔和第二納米孔，但是離子或化合物的其它分子被阻止通過第一納米孔和第二納米孔。當(dāng)?shù)诙{米孔的直徑在上述范圍內(nèi)時(shí)，第二納米孔的直徑可以與第一納米孔的直徑不同。

第一納米孔和第二納米孔中的每一個(gè)的垂直橫截面形狀沒有限制，但是其形狀可被優(yōu)化以用于更強(qiáng)化的過濾。例如，其垂直截面形狀可以通過等離子體表面處理形成。

在一示例性實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝患{米孔和第二納米孔在第一活性層和第二活性層中存在多個(gè)時(shí)，其布置和密度不受限制。例如，納米孔的數(shù)量可以大于10⁶/mm²，并且納米孔的排列可以是均勻的。

在一示例性實(shí)施例中，具有納米孔結(jié)構(gòu)的第一活性層和第二活性層的材料可以不受限制。例如，活性層可以是聚合物、共聚物、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料、無機(jī)材料、金屬材料、碳化合物及其混合物中的一種，但不限于此。例如，聚合物可以是熱固性聚合物，如uv熱固性聚合物或由水或醇溶解的可溶性聚合物。

在一示例性實(shí)施例中，共聚物可以是嵌段共聚物。例如，共聚物是ps-b-paa、ps-b-peo、ps-b-pla、ps-b-pmma、ps-b-pb、ps-b-pvp及其混合物中的一種，但不限于此。例如，無機(jī)材料可以是氧化鋁或二氧化硅。

在一示例性實(shí)施例中，第一活性層和第二活性層中的每一個(gè)的至少一部分具有1nm至100nm之間的厚度，并且可以為50nm或優(yōu)選小于20nm。在上述范圍內(nèi)，第一活性層和第二活性層在滲透性上是有效的。

包含官能團(tuán)的化合物根據(jù)用于過濾的液體的種類可具有各種類型的官能團(tuán)。例如，當(dāng)過濾水時(shí)，包含官能團(tuán)的化合物可包括對水分子具有選擇性的官能團(tuán)。因此，當(dāng)過濾水時(shí)，使用僅對水分子具有選擇性的包含官能團(tuán)的化合物，使得其它分子不能通過納米孔。

在一示例性實(shí)施例中，包含官能團(tuán)的化合物可包括正電荷和負(fù)電荷中的至少一個(gè)官能團(tuán)。當(dāng)包含官能團(tuán)的化合物同時(shí)包括正電荷和負(fù)電荷官能團(tuán)時(shí)，具有正電荷官能團(tuán)的化合物和具有負(fù)電荷官能團(tuán)的化合物可交替地設(shè)置。

在一示例實(shí)施方案中，包含官能團(tuán)的化合物可包括極性官能團(tuán)和非極性官能團(tuán)中的至少一個(gè)官能團(tuán)。當(dāng)包含官能團(tuán)的化合物同時(shí)包括極性官能團(tuán)和非極性官能團(tuán)時(shí)，具有極性官能團(tuán)的化合物和具有非極性官能團(tuán)的化合物可交替地設(shè)置。因此，可以同時(shí)除去極性離子或水的化合物和水的非極性化合物。

根據(jù)待除去的材料是極性或非極性的，對要去除的分子或離子不太親近的具有極性或非極性官能團(tuán)的化合物可以設(shè)置在第一納米孔和第二納米孔中的每一個(gè)的入口處。因此，要去除的分子或離子較少地流入第一納米孔和第二納米孔，因此要滲透的分子或離子可流入第一納米孔和第二納米孔。因此，對要滲透的材料的親近和不親近的官能團(tuán)可以適當(dāng)?shù)鼗蚪惶娴夭贾迷诘谝患{米孔和第二納米孔的內(nèi)部，因此要滲透的材料可以不粘附在第一納米孔和第二納米孔的內(nèi)部，并以相對較少的能量容易地通過第一活性層和第二活性層。

在一示例性實(shí)施方案中，包含官能團(tuán)的化合物可以包括肽官能團(tuán)。這里，具有肽官能團(tuán)的化合物可以包括單個(gè)精氨酸-苯丙氨酸單元或多個(gè)精氨酸-苯丙氨酸單元。肽功能組，如人體水通道蛋白，可對水分子具有選擇性，以有效地過濾水。

在一示例性實(shí)施例中，混合型過濾結(jié)構(gòu)可以包括多孔支撐層。多孔支撐層可具有多孔結(jié)構(gòu)，并且可設(shè)置在第一活性層的下方或者具有可在其內(nèi)部嵌入第一活性層的孔。多孔支撐層的孔可具有各種形狀。

在一示例性實(shí)施例中，多孔支撐層可支撐第一活性層，并且可具有各種形狀。多孔支撐層可包括聚合物、陽極氧化鋁、一氯乙酸中的一種。

在一示例性實(shí)施方案中，聚合物可以是聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚醚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、聚二苯基苯醚、聚乙烯醋酸纖維素、二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、聚苯硫醚、硝化纖維素、乙?；谆w維素、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、有機(jī)硅氧烷碳酸酯、聚酯碳酸酯、有機(jī)聚硅氧烷、聚環(huán)氧乙烷、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺和聚苯并咪唑，但不限于此。

在一示例性實(shí)施例中，多孔支撐層可具有1μm至100μm之間或10μm至100μm之間的厚度，或者優(yōu)選在40μm和100μm之間的厚度。多孔支撐層可包括直徑大于第一納米孔或第二納米孔的最小直徑的多個(gè)孔，在10倍和1000倍之間。例如，孔可以具有在10nm和100μm之間的直徑，或者優(yōu)選地在50nm和10μm之間的直徑。

在一示例性實(shí)施例中，混合型過濾結(jié)構(gòu)可包括設(shè)置在多孔支撐層下方的可滲透層?；蛘?，混合型過濾結(jié)構(gòu)可包括第二活性層。第二活性層可設(shè)置在多孔支撐層的下方，并且具有第二納米孔，該第二納米孔的內(nèi)壁可與具有官能團(tuán)的化合物結(jié)合。

在一示例性實(shí)施例中，具有多個(gè)具有滲透性的微孔的支撐層可另外設(shè)置在可滲透層或第二活性層的下方。

在一示例性實(shí)施例中，第一活性層和第二活性層可以通過各種方法制造。例如，當(dāng)?shù)谝换钚詫雍偷诙钚詫拥牟牧鲜乔抖喂簿畚飼r(shí)，嵌段共聚物和其它聚合物的混合物被涂覆，并且被選擇性地蝕刻除去其它聚合物，以制造具有納米孔的活性層。

例如，當(dāng)制造由苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物組成的納米孔活性層時(shí)，苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物和聚環(huán)氧乙烷的混合物通過旋涂涂覆以形成層并且在thf溶液蒸氣中退火。然后，通過例如使用meoh/naoh溶液的化學(xué)蝕刻除去聚環(huán)氧乙烷，因此可以制造具有納米孔的ps-b-paa活性層。

或者，制備苯乙烯-乳酸嵌段共聚物并通過旋涂將其涂覆在晶片上，然后在溶液蒸氣中退火以垂直形成pla圓柱體相。然后，pla通過naoh溶液水解，制備ps納米孔活性層。

在制造由苯乙烯-丙烯酸氧化物嵌段共聚物組成的納米孔活性層時(shí)，以64：1的苯乙烯-丙烯酸氧化物嵌段共聚物與低分子量化合物dbsa的混合物通過旋涂涂覆在硅晶片上，然后退火以除去dbsa。

在多孔支撐層上形成活性層的方法可以不受限制。例如，具有納米孔的活性層直接形成在多孔支撐層上?；蛘?，具有納米孔的活性層形成在硅晶片上，然后轉(zhuǎn)換至多孔支撐層上。

用于形成具有嵌入在多孔支撐層的孔中的納米孔結(jié)構(gòu)的活性層的方法可以如下但不限于此。原始多孔支撐層的孔結(jié)構(gòu)的尺寸通過各種方法局部地減少，以成為納米孔結(jié)構(gòu)，然后可形成具有納米孔的活性層。例如，通過真空薄膜蒸發(fā)，例如電子束蒸發(fā)，二氧化硅粉末自組裝蒸發(fā)，無機(jī)顆粒如氧化鋁在多孔支撐層內(nèi)部蒸發(fā)，以形成具有納米孔的活性層。可以使用濺射、脈沖激光沉積(pld)、化學(xué)氣相沉積(cvd)、原子層沉積(ald)等可用于在多孔支撐層內(nèi)部形成薄膜，而不限于此。用于形成活性層的材料可以是除了氧化鋁之外的各種類型的金屬氧化物和金屬?；蛘撸嗫字螌颖坏入x子體處理以局部地減小孔的尺寸，然后涂覆熱固性聚合物，例如uv熱固性聚合物，以在帶電聚合物上形成具有納米尺寸的裂紋，使得形成具有納米孔的活性層。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，混合型過濾結(jié)構(gòu)具有高的過濾效率、滲透性和耐久性，其被用于過濾液體如水的過濾裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的橫截面圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和可滲透層，第一活性層具有第一納米孔，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的橫截面圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和第二活性層，第一活性層具有第一納米孔，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白，第二活性層具有第二納米孔；

圖3是如圖1所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和可滲透層，第一活性層具有第一納米孔，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白；

圖4是如圖2所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和第二活性層，第一活性層具有第一納米孔，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白，第二活性層具有第二納米孔；

圖5是本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和可滲透層，第一活性層具有第一納米孔，該第一活性層嵌入多孔支撐層，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白；

圖6是如圖5所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的剖視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和可滲透層，第一活性層具有第一納米孔，該第一活性層嵌入多孔支撐層，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白；

圖7是本發(fā)明的再一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和第二活性層，第一活性層具有第一納米孔，該第一活性層嵌入多孔支撐層，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白，第二活性層具有第二納米孔；以及

圖8是如圖7所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖，該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層、多孔支撐層和第二活性層，第一活性層具有第一納米孔，該第一活性層嵌入多孔支撐層，多孔支撐層具有脂雙層，脂雙層具有膜蛋白，水分子選擇性地通過該膜蛋白，第二活性層具有第二納米孔。

附圖標(biāo)記為：

11a：第一活性層

11b：多孔支撐層

11c：第二活性層

12a：第一納米孔

12b：第二納米孔

13：具有膜蛋白的脂雙層

13a：膜蛋白

14：可滲透層。

具體實(shí)施方式

參考附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以許多不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例，是為了使得本發(fā)明的公開是徹底和完整的，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地表述本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚起見，層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸可能被夸大?？梢岳斫獾氖?，盡管本文所使用的術(shù)語第一、第二、第三等可以用于描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、部件、區(qū)域，層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。

在下文中，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖3是如圖1所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖。該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層11a、多孔支撐層11b和可滲透層14。第一活性層11a具有第一納米孔12a。多孔支撐層具有脂雙層13，脂雙層13具有膜蛋白13a，水分子選擇性地通過該膜蛋白13a。

圖2是本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖4是如圖2所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖。該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層11a、多孔支撐層11b和第二活性層11c。第一活性層11a具有第一納米孔12a。多孔支撐層11b具有脂雙層13，脂雙層13具有膜蛋白13a，水分子選擇性地通過該膜蛋白13a。第二活性層11c具有第二納米孔12b。

圖5是本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖。圖6是露圖5所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的剖視圖。該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層11a、多孔支撐層11b和可滲透層14。第一活性層11a具有第一納米孔12a，該第一活性層11a嵌入多孔支撐層11b。多孔支撐層11b具有脂雙層13，脂雙層13具有膜蛋白13a，水分子選擇性地通過該膜蛋白13a。

圖7是本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖。圖8是如圖7所示的混合型過濾結(jié)構(gòu)的透視圖。該混合型過濾結(jié)構(gòu)具有第一活性層11a、多孔支撐層11b和第二活性層11c。第一活性層11a具有第一納米孔12a，該第一活性層11a嵌入多孔支撐層11b。多孔支撐層11b具有脂雙層13，脂雙層13具有膜蛋白13a，水分子選擇性地通過該膜蛋白13a。第二活性層具有第二納米孔12b。

形成通過第一活性層11a的多個(gè)第一納米孔12a，并且形成多個(gè)通過多孔支撐層11b的多個(gè)孔12b。第一活性層11a基本上垂直于多孔支撐層11b。第一納米孔12a垂直地通過第一活性層11a，孔12b通過多孔支撐層11b。第一納米孔12a連接到孔12b以使液體流動(dòng)，因此像水分子的液體分子可通過。此外，包括第一納米孔12a的第一活性層11a可嵌入多孔支撐層11b中。

包含官能團(tuán)的化合物a，如具有肽官能團(tuán)的精氨酸-苯丙氨酸單元，與第一納米孔12a的內(nèi)部結(jié)合。這里，第一納米孔12a和包含官能團(tuán)的化合物a通過兩者間的化學(xué)鍵彼此結(jié)合。因此，第一納米孔12a對水分子具有選擇性，并且阻擋包含在水或其它化合物分子中的離子通過。

可滲透層14設(shè)置在多孔支撐層11b的下方，或者具有第二納米孔12b的第二活性層11c設(shè)置在多孔支撐層11b的下方。因此，通過第一納米孔12a并選擇性通過膜蛋白質(zhì)13a的水通過可滲透層14或通過第二納米孔12b，以使得水分子選擇性地通過類似于第一納米孔12a并且阻擋包含在水或其它化合物分子中的離子通過。此外，存在于多孔支撐層11b的下部的可滲透層14或包含第二納米孔12b的第二活性層11c支撐具有選擇性地通過水分子的膜蛋白13a的脂雙層13，以免從多孔支撐層11b的孔12b中擠出。例如，水通道蛋白可以用作過濾水的膜蛋白13a。

以上內(nèi)容描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)注意到，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在此進(jìn)行各種改變、替換和變更。