近日，浙江师范大学地环学院研究生潘振湘以第一作者在Science of the Total Environment期刊发表题目为“Molecular insights into impacts of EDTMPA on membrane fouling caused by transparent exopolymer particles (TEP)”的研究论文。Science of the Total Environment为环境学领域重要期刊，IF₂₀₂₁=10.753。本文第一作者为潘振湘同学，通讯作者为林红军教授。

本研究图形摘要

【研究亮点】

EDTMPA降低了透明胞外聚合颗粒物（TEP）的比过滤阻力（SFR）

由海藻酸盐形成的TEP的SFR在0-3mM Ca²⁺浓度下呈现单峰模式

Ca²⁺优先与海藻酸盐分子的末端羧基配位，导致高SFR

EDTMPA通过捕获钙离子成功瓦解TEP结构，从而降低SFR

这项工作为EDTMPA对TEP污染的影响提供了基于热力学的分子机制

【文章简介】

   虽然乙烯二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）是一种比乙二胺四乙酸（EDTA）更强的螯合剂，而透明胞外聚合颗粒物（TEP）是膜基水处理过程中的主要污染物，但EDTMPA对TEP污染的影响及其机制尚未研究。本研究将Flory-Huggins晶格理论与密度泛函理论（DFT）技术相结合，在分子水平上探讨这一课题。过滤实验表明，海藻酸钠在0 ~ 3 mM Ca²⁺浓度范围内形成TEP样品的比过滤阻力（SFR）呈单峰模式，对于SFR峰值为1.5 mM Ca²⁺的TEP样品，EDTMPA （0 ~ 100 mg∙L^-1）的连续添加导致SFR持续下降。

   能谱图（EDS）表征表明，随着EDTMPA添加量的增加，污染物/TEP层中的钙含量持续下降，表明EDTMPA成功捕获了海藻酸盐-钙连接（TEP）中的Ca²⁺，然后分解了TEP结构。DFT模拟结果表明，Ca²⁺优先与藻酸盐链末端羧基进行配位，形成有利于拉伸三维聚合物网络的配位构型。

  根据Flory-Huggins理论，这样的网络对应一个极高的SFR。EDTMPA的加入导致Ca²⁺与末端羧基结合的配位构型解体，进一步导致TEP凝胶网络结构坍塌絮凝，从而导致SFR持续下降。这项工作在分子水平上为EDTMPA对TEP相关污染的影响提供了热力学上的见解，有助于更好地理解和缓解膜污染问题。

【作者简介】

  我院研究生潘振湘为该论文的第一作者，其导师为林红军教授。潘振湘目前是浙江师范大学资源与环境专业在读研究生（研三），研究方向为膜污染机理与控制，目前已发表SCI论文5篇，其中第一/通讯作者在STOTEN（3篇）和Chemosphere（1篇）期刊发表论文4篇。该生学习能力较强，熟悉运用各种专业软件，如3ds Max绘图与Gaussian量子化学计算等软件，拥有较好的科研素质。