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克日，哈尔滨工业大学情形学院马军院士团队在水处置惩罚膜防污能力强化偏向取得主要希望，提出了使用超分子动态性强化“抵御—驱除”协同抗污染机制的战略，突破了通例协同抗污染机制依赖切向流和抑制膜通量的两大误差。相关研究效果以《超分子动态强化的协同抗污染机制用于提升膜的抗污染能力和渗透通量》（Supramolecular dynamics-enhanced synergistic antifouling mechanisms for enhanced membrane antifouling and permeability）为题揭晓在《自然通讯》（Nature Communications）上。这项研究为水处置惩罚膜在低能耗、高稳固性运行方面提供了新战略，在市政污水、工业废水处置惩罚等领域具有主要应用远景。

基于亲水—低外貌非均相微区的“抵御—驱除”协同抗污染机制在提高水处置惩罚膜稳固性与寿命方面具有优异潜力，其中亲水微区可团结水分子形成水合屏障，阻碍污染物向膜外貌的迁徙；低外貌能微区能够降低污染物与膜外貌间的作用力，增进膜外貌附着的污染物离去。然而，这一抗污染机制保存两项误差。其一，因水的跨膜传输会将污染物紧压在膜外貌，需要较高的切向流来增进污染物脱附。其二，低外貌能组分易在膜历程中团圆并贴合在膜外貌，壅闭水通道，使膜通量难以提升。

针对上述问题，团队提出使用超分子而非高分子在水处置惩罚膜外貌构建抗污染层的战略。超分子为由聚二甲基硅氧烷（PDMS）和环糊精（CD）组成的聚轮烷。PDMS为低外貌能线性大分子，CD是亲水环状小分子，CD-PDMS聚轮烷呈线穿环结构。CD可沿PDMS链滑动、旋转和振动，形成相对动态亲水-低外貌能非均相微区。这一结构可使污染物与膜外貌的接触不稳固，辅以CD的布朗运动，能够在低切向流，甚至静态条件下有用驱除膜外貌污染物。别的，还可避免低外貌能组分团圆，并通过氢键作用携带并增进水分子传输。

图为超分子结构与动态性模拟、表征

研究效果展现了CD类型、CD/PDMS摩尔比-CD/PDMS聚轮烷动态性-膜综合性能间的级联关系，确定了最佳抗污染层结构。因γ-CD空腔大、柔性强，γ-CD/PDMS聚轮烷的动态性优于β-CD/PDMS聚轮烷。当CD和PDMS链节数目比为0.27~0.40时（CD完全笼罩PDMS时该值为0.67），CD/PDMS聚轮烷动态性最强，此时单个CD动态性和CD数目的乘积最大。实验效果批注，膜综合性能在超分子抗污染层动态性最强时抵达最高值，20℃下渗透通量500 LMH·bar-1，过滤BSA溶液通量衰减率14.2%，恢复率99.7%，且优异抗污染效果普适于酵母菌、腐植酸、海藻酸钠、乳化油等多种污染物，在松花江水、市政污水和鲁奇炉煤气化污水等现实水体的72小时错流实验中，也体现出了优越的稳固性，每个反洗周期（4小时）中衰减率仅为3%-7%，化学洗濯后通量恢复率靠近100%。反证实验批注晰超分子动态性是膜通量提升的要害因素，基于AFM的作用力测定和微量吸附实验进一步证实晰超分子动态性在膜抗污染能力强化方面的多重作用。团队通过实验和理论的相互验证，为水处置惩罚膜抗污染能力强化提供了更多战略。

图为超分子动态性对膜通量的影响纪律和作用机制

图为超分子动态性对差别条件下膜抗污染能力的影响纪律

哈工大为论文唯一通讯单位，情形学院贺明睿副教授为论文第一作者，吕东伟教授、马军院士为论文通讯作者。该研究获得国家重点研发妄想青年科学家项目、国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金特殊资助项目、城乡水资源与水情形天下重点实验室项目的支持。

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