通过处理市政废水和淡化海水等形式获取的非常规水源来增加再生水量，对于缓解全球水资源短缺至关重要。中共中央、国务院发布的《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中指出，要实施国家节水行动，强化农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损。水利部、国家发展改革委在《关于加强非常规水源配置利用的指导意见》也提出，到2025年，全国非常规水源利用量超过170亿立方米。

　　过去半个世纪，薄膜复合（TFC）反渗透膜（RO）一直是海水淡化和水净化技术的黄金标准，也是重塑我国“水安全”规划的重要组成部分。近年来，《中国制造 2025》、《海水淡化利用发展行动计划（2021-2025年）》等政策文件的出台也已明确将其纳入国家重大战略规划。尽管TFC-PA膜具有出色的“溶质-水”分离性能，但其在实际淡化工艺过程中仍面临诸多挑战。学界普遍认为目前制约反渗透领域发展的因素有四点：1）渗透性与选择性之间的权衡；2）对中性小分子的去除率不足；3）易受有机/无机物污染；以及4）对活性氯等氧化剂的耐受性低、易发生化学降解等问题。

　　针对上述膜材料在应用场景中的真实工程问题，近日我校环境学院霍明昕、王宪泽团队联合美国工程院院士Menachem Elimelech教授（耶鲁大学）、南京理工大学张轩教授在反渗透膜水处理研究方向取得重要进展。研究内容以共同通讯作者身份在《Science》上发表题为 “More resilient polyester membranes for high-performance reverse osmosis desalination” 的论文，https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk0632）。

图1 新一代聚酯反渗透膜的分离性能，耐污染及长期运行性能数据

　　研究团队将目光锁定于绿色功能化材料——聚酯分离膜，并开展了结构创制与技术革新。在理论技术创新方面，通过分子设计手段，借助“共溶剂辅助”界面聚合的制膜方法，设计并合成了一类间苯二酚衍生物—3,5-二羟基-4-甲基苯甲酸（DHMBA），提高了反应物从水相迁移至有机相的扩散速率，构建了无缺陷、且具有优异“水/盐选择性”的三维网络聚合物薄膜结构，独特的分子结构与巧妙的制备工艺共同造就了DHMBA型聚酯反渗透膜的优异性能。其中，羧基与酚羟基赋予了反应物的自聚合特点，1,3,5-三取代的结构抑制了苯环的直接氯化反应路径，而甲基的引入则提供了空间位阻，增大了模型化合物的扭转势能（DFT论证），从而延缓了酯基在碱性条件下的水解。在工程应用前景方面，新膜材料活性层的厚度远低于商业膜（全球主流的TFC-PA），且表面粗糙度仅为2.36±0.32 nm，在脱硼率、耐氯性、抗有机污染、抗无机结垢等关键评价指标方面均表现出色，综合性能在多维度超越行业标杆。由于DHMBA型聚酯反渗透膜沿用了现有商用膜的生产工艺，稳定应用场景覆盖海水（pH 8.0–8.5）和市政废水（通常pH 7.0–8.5）等pH值范围，使其大规模生产极具前景，对反渗透技术在水处理行业的发展具有里程碑的意义。

　　论文在投稿过程中也收到了来自编辑和审稿人的共同认可。审稿人认为：“这是一份高质量的工作，描述了令人印象深刻的膜设计与制备方法。尤其是与行业标准SW30膜相比，新膜材料的具有的氯稳定性、对无机晶体沉积的抵抗力和抑制作用(This is very high quality work, and the paper describes a membrane formulation that has impressive performance metrics (especially chlorine stability compared to an industry-standard SW30 membrane, resistance to inorganic crystal deposition, and boron rejection)”；“聚酯膜可能与最先进的聚酰胺反渗透膜竞争主流市场，这代表了自80年代FilmTec发明以来反渗透膜研究的里程碑前进(It appears to be the first polyester membrane that could eventually compete with, or even outperform state-of-the-art polyamide RO membranes, representing a milestone advance for the RO research (since the invention of Filmtec in the 80s) ”。

　　上述研究得到了国家自然科学基金联合基金（U20A20322），面上项目（52170027）的资助。

　　霍明昕、王宪泽团队自2015年起与美国工程院院士/中国工程院外籍院士Menachem Elimelech教授围绕水资源再生开展水处理技术与工艺研发，近十年间通过选派优秀教师、博士前往国外深造，邀请院士团队到国内交流等形式开展深度合作，科研团队先后获得国家自然科学基金重点、教育部重点、建设部重点、吉林省重大等项目30余项，目前共获国家科学技术进步奖二等奖3项，省部级科学技术进步一等奖3项、二等奖2项、三等奖3项，发表代表性学术论文200余篇。出版学术专著2部，参与承建70余项水处理工程项目。