Низька продуктивність і висока схильність до забруднення поліефірімідних (PEI) мембран перешкоджають їх широкому комерційному використанню. У цьому дослідженні ми використовували розчинник глибокої евтектики (DES) як універсальний агент для модифікації поверхні мембрани PEI за допомогою простого та стійкого методу. Для досягнення ефективної мембрани PEI було проведено моделювання та оптимізацію умов модифікації за допомогою методології поверхні відгуку (RSM). Вплив двох ефективних змінних, включаючи співвідношення холін/гуанідин (Ch/Gu) (0,5–2) і час модифікації (12–48 год), оцінювали на чотирьох відповідях, тобто потік чистої води (PWF), відновлення потоку коефіцієнт (FRR), коефіцієнт необоротного забруднення (R_і), і загальний опір (R_t,). Оцінено структурно-хімічні характеристики та ефективність фільтрації виготовлених мембран. Оптимальні умови були отримані при співвідношенні 0,8 Ch/Gu і 30 годин модифікації для досягнення найкращих характеристик мембрани DES-PEI. Промислове застосування оптимально модифікованої DES/PEI мембрани було досліджено шляхом фільтрації антибіотиків пеніциліну та цефалексину. Дані відхилення показали вищу ефективність модифікованої мембрани (> 95%) порівняно з чистою мембраною (~63%). Крім того, довготривала оцінка фільтрації в тупикових і перехресних установках показала стабільний потік і відторгнення DES/PEI-модифікованої мембрани. DES, включаючи Ch/Gu, можна розглядати як засіб для покращення як PWF, так і протиобростаючих властивостей, одночасно розширюючи застосування мембран у розділенні антибіотиків для мембран PEI за допомогою екологічно чистого та економічно ефективного методу.