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近日，哈尔滨工业大学环境学院马军院士团队在水处置膜防污能力强化方向获得沉要进展，提出了利用超分子动态性强化“招架—驱除”协同抗传染机造的战术，突破了通例协同抗传染机造依赖切向流和抑造膜通量的两大短处。有关钻研成就以《超分子动态强化的协同抗传染机造用于提升膜的抗传染能力和渗入通量》（Supramolecular dynamics-enhanced synergistic antifouling mechanisms for enhanced membrane antifouling and permeability）为题颁发在《天然通讯》（Nature Communications）上。这项钻研为水处置膜在低能耗、高不变性运行方面提供了新战术，在市政污水、工业废水处置等领域拥有沉要利用远景。

基于亲水—低表表非均相微区的“招架—驱除”协同抗传染机造在提高水处置膜不变性与寿命方面拥有优良潜力，其中亲水微区可结合水分子形成水合樊篱，故障传染物向膜表表的迁徙；低表表能微区可能降低传染物与膜表表间的作使劲，推进膜表表附着的传染物离去。然而，这一抗传染机造存在两项短处。其一，因水的跨膜传输会将传染物紧压在膜表表，必要较高的切向流来推进传染物脱附。其二，低表表能组分易在膜过程中团圆并贴合在膜表表，阻塞水通路，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膜表表构建抗传染层的战术。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为低表表能线性大分子，CD是亲水环状幼分子，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-低表表能非均相微区。这一结构可使传染物与膜表表的接触不不变，辅以CD的布朗活动，可能在低切向流，甚至静态前提下有效驱除膜表表传染物。此表，还可预防低表表能组分团圆，并通过氢键作用携带并推进水分子传输。

图为超分子结构与动态性模拟、表征

钻研成就揭示了CD类型、CD/PDMS摩尔比-CD/PDMS聚轮烷动态性-膜综合机能间的级联关系，确定了最佳抗传染层结构。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链节数量比为0.27~0.40时（CD齐全覆盖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数量的乘积最大。尝试了局批注，膜综合机能在超分子抗传染层动态性最强时达到最高值，20℃下渗入通量500 LMH·bar-1，过滤BSA溶液通量衰减率14.2%，复原率99.7%，且优良抗传染成效普适于酵母菌、腐植酸、海藻酸钠、乳化油等多种传染物，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幼时错流尝试中，也阐发出了优越的不变性，每个反洗周期（4幼时）中衰减率仅为3%-7%，化学洗濯后通量复原率靠近100%。反证尝试讲了然超分子动态性是膜通量提升的关键成分，基于AFM的作使劲测定和微量吸附尝试进一步证了然超分子动态性在膜抗传染能力强化方面的多沉作用。团队通过尝试和理论的相互验证，为水处置膜抗传染能力强化提供了更多战术。

图为超分子动态性对膜通量的影响法规和作用机造

图为超分子动态性对分歧前提下膜抗传染能力的影响法规

哈工大为论文唯一通讯单元，环境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。该钻研得到国度沉点研发打算青年科学家项目、国度天然科学基金青年项目、中国博士后科学基金出格赞助项目、城乡水资源与水环境全国沉点尝试室项主张支持。

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