近日，我院膜法团队滕佳恒副教授在环境领域国际顶级期刊《Water Research》上在线发表了最新研究成果，论文题为“Multiscale thermodynamic insights into membrane fouling control by biochar-activated peroxymonosulfate pretreatment: Synergy of oxidation and adsorption”（生物炭活化过一硫酸氢钾预处理控制膜污染的多尺度热力学机制：氧化与吸附的协同效应）。该期刊为自然指数源刊，最新影响因子为12.4。硕士研究生谢铭静为论文第一作者，滕佳恒副教授和林红军教授为联合通讯作者，浙江师范大学为第一通讯单位。

      膜污染是限制超滤和纳滤等先进膜分离技术广泛应用的核心难题。如何在保持高效分离的同时，缓解有机物在膜表面形成致密污堵层，是当前膜法水处理领域的前沿科学问题。针对这一挑战，该研究提出并系统揭示了生物炭（Biochar, BC）活化过一硫酸氢钾（PMS）的预处理策略，通过氧化与吸附的协同作用，实现对膜污染的有效控制。

论文发现示意图

      研究表明，低强度氧化会促进污染物与生物炭之间的紧密结合，形成致密的污染复合层，导致膜比过滤阻力增加近15倍；而高强度氧化则能够破坏污染物间的交联作用，生成疏松多孔的污染层，使比过滤阻力降低近145倍，从而显著改善膜通量。结合密度泛函理论（DFT）计算与热力学建模，团队揭示了不同强度氧化下，污染物-生物炭复合物的水合半径、界面粘附能和化学势差异，是决定膜污染行为的关键因素。该研究建立的多尺度热力学理论框架，为优化BC/PMS预处理提供了科学依据。

      该成果不仅深化了对膜污染形成机理的认知，也为开发高效、可持续的膜污染控制技术提供了新思路。论文工作得到国家自然科学基金项目、浙江省自然科学基金和浙江省重点研发项目的资助。这是浙江师范大学膜法课题组2025年在《Water Research》期刊发表的第7篇论文。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124564