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2025年, 第51卷, 第10期　刊出日期：2025-10-10
  
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    综述述评
  • 太阳能驱动界面水蒸发技术中的数值模拟研究现状
    王栩杉, 杨扬, 黄仁亮, 李兆魁, 高从堦
    2025, 51(10): 1-8.
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    太阳能界面水蒸发（SIE）技术因运行能耗低、碳足迹小等优势,在海水淡化等领域备受关注,是应对淡水资源危机的前景方案之一。数值模拟技术可精确分析SIE过程中的多物理场耦合现象,揭示传热与传质耦合机理,为高效蒸发结构设计提供理论与技术指导,实现蒸发器优化。本文综述了数值模拟技术在SIE领域的应用研究进展,介绍了常用模拟方法及适用性,探讨了其在SIE研究中的应用。数值模拟技术为高效蒸发系统设计提供关键支撑,推动SIE技术走向实际应用。随着多物理场耦合算法和计算效能的提升,数值模拟正逐渐成为SIE领域科学研究和技术开发的核心驱动力。
  • 类Fenton技术降解新污染物：H2O2由额外投加到原位生成
    王杰, 岳钦艳, 李倩, 高悦, 高宝玉
    2025, 51(10): 9-17.
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    水中的新污染物因其生物毒性、持久性和生物累积性,对人体健康和水环境构成潜在威胁。由于传统水处理技术难以有效去除新污染物,导致其在水体中长期残留。因此,开发新污染物的高效去除技术已成为环境生态保护领域的研究热点和难点。高级氧化技术（AOPs）因其能够产生多种活性物质并有效降解新污染物而受到广泛关注。其中,基于H2O2的类芬顿（Fenton）技术因H2O2成本低、氧化能力强且环境友好等优势,广泛应用于新污染物的去除。本文综述了基于H2O2的类芬顿技术,包括紫外光活化H2O2（UV/H2O2）技术、非均相催化H2O2技术以及H2O2原位生成-活化技术,在水环境中新污染物去除领域的研究进展。以上技术可实现H2O2由外源投加向原位生成的转变,进而避免了H2O2生产、运输及存储过程的经济成本和安全隐患,为新污染物的绿色、高效去除提供了新的思路。
  • 海水蒸发冷却技术研究进展
    张楠, 张帅帅, 陈俊阳, 邢强杰, 马学虎
    2025, 51(10): 18-27.
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    随着全球淡水资源日益紧张,海水作为重要的替代水源,其高效利用成为缓解水资源短缺的关键途径之一。海水蒸发冷却技术利用水的蒸发潜热实现高效散热,具有换热量大、能耗低等优势,尤其适用于沿海地区的高耗水行业,可极大幅度地降低海水取水量,从而消除海水直流冷却对海洋环境的影响。海水蒸发冷却的传热设计等需再现有淡水模型的基础上进行模型修正,可利用强化管结合超亲水改性等实现热质传递强化。海水蒸发冷却系统在运行过程中产生的浓海水富含钾、镁、溴、锂等高价值元素,可通过资源化提取实现“水—盐—热”联产,提升经济性与环境友好性。该技术还可与增湿-降湿（HDH）等系统耦合,进一步提升冷却效率并实现淡水联产,拓展了低品位废热利用场景。未来,应进一步推动海水蒸发冷却技术与海水淡化、低品位余热回收、海水资源利用等多系统耦合,成为多功能综合系统,研发高效防垢防腐材料,构建完整的浓海水资源化产业链,以实现水资源与能源的协同可持续发展。
  • 膜蒸馏过程能耗优化研究进展：从核心组件创新到系统工艺集成
    刘子强, 高海富, 刘雅庆, 武春瑞, 吕晓龙
    2025, 51(10): 28-36.
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    膜蒸馏（MD）技术是高危害、高浓水体处理与资源化的重要手段,其规模化应用始终面临MD过程的高热能消耗难题。膜组件结构优化与过程工艺强化是有效提升MD传热效率、降低传质阻力,解决MD能耗问题的关键。膜组件的几何构型的优化可增强料液湍流程度,有效提升MD传热系数;多效工艺集成与工艺过程强化策略则可实现MD过程的热量高效回收,提升其热能利用率。因此,本文拟从传热传质作用机理出发,系统梳理MD组件及其装置的研究进展与应用现状,深入剖析现存技术瓶颈,阐明其在MD系统中的功能机理,为该技术的工业化应用与可持续发展提供理论指导。
  • 膜曝气生物膜反应器（MABR）处理生活污水的原理与效能
    石汉棣, 崔吟, 于水利
    2025, 51(10): 37-42.
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    本文分析了曝气生物膜反应器（MABR）工艺处理生活污水的原理与技术特征,介绍了MABR工艺系统的组成与工艺参数,解析了应用MABR工艺处理生活污水的研究动态与应用现状,阐明了MABR工艺处理污水的效能与影响因素、并给出了最优的运行参数,说明了MABR处理低C/N比生活污水的效果,评价了MABR对冲击负荷的适应能力,在此基础上,指出MABR工艺在污水处理中的应用前景及面临的挑战,旨在为MABR技术的发展与工程应用提供支撑。
  • 高氨氮废水膜吸收脱氨技术材料及工艺研究进展
    宋沆, 李魁岭, 张勇, 徐莉莉, 薛晓军, 曲丹, 赵华章, 王军
    2025, 51(10): 43-51.
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    膜吸收脱氨是一种适用于高氨氮工业废水氨资源化的新兴膜接触传质分离技术。相较于蒸汽汽提、吹脱吸收等传统脱氨工艺,该技术经济优势明显,有望推动废水中氨氮高效去除与资源化的技术革新。在膜吸收脱氨技术研究体系中,膜材料与工艺创新始终是该领域的核心与热点。本文综述了近几年膜吸收脱氨技术在疏水膜材料及低碳集成工艺开发两方面的国内外研究进展,在此基础上,分析了当前膜吸收脱氨技术工程应用的主要挑战,并对未来研究方向进行了展望。
  • 限域催化高级氧化：化学路径、构效关系及未来发展
    赵笑宇, 张正华
    2025, 51(10): 52-62.
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    高级氧化过程（AOPs）是环境修复水处理领域的关键技术,但是传统非均相AOPs面临化学品投量高、催化剂易失活及二次污染等问题。近年来,具有纳米限域结构的非均相催化体系通过限域效应实现了AOP污水处理效能的指数级提升及稳定性、选择性的显著优化,为传统非均相AOPs面临的实用问题提供了有效的解决策略。随着材料科学与表征技术的发展迭代,限域催化AOPs在空间构型和化学机理方面的研究日益丰富与深化。本综述在材料层面对实现多维空间限域的反应器构建方法及其AOP效能表现进行了系统梳理,在机理层面上以双重角度剖析多元AOP反应路径,并阐释纳米限域的特殊效应;此外,本工作还对操作参数对限域催化AOP体系性能的影响进行了量化评估;最后,提出了AOP当前存在的争议性问题与关键挑战,为下一代AOP技术发展提供理论支撑与实践指导。
  • 中国海水淡化现状与发展
    王锐浩, 师卓, 汪程鹏, 黄鹏飞, 宋代旺, 李云霞
    2025, 51(10): 63-69.
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    我国水资源先天禀赋不足,时空分布极其不均衡,难以满足社会经济可持续发展的用水需求。随着近年来极端天气广发、频发,水资源供需矛盾进一步加剧。海水淡化作为增量水源技术,具有水质良好、水量稳定、规模灵活、不受时空限制等优点,已成为解决我国水危机的现实需要和战略选择。本文系统梳理了我国海水淡化近年来的规模变化、政策变迁、装备技术、标准体系等方面的发展历程,从工程规模、科技实力、政策支撑等方面分析了沿海省市海水淡化的发展模式和竞争力,重点分析了中国海水淡化发展中存在的问题,并提出了未来的发展建议,为我国海水淡化高质量发展提供参考。
  • 氧化性有机自由基藻污染控制及消毒体系研究及展望
    刘晔, 陈纪朝, 谭曦, 曹礼三, 成宇杰, 谢鹏超
    2025, 51(10): 70-77.
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    氧化性有机自由基（Oxidizing organic free radicals,OFRs）特指具有氧化特性和有机官能团的一类自由基,近年来在水环境化学和水污染治理领域受到了广泛关注。该综述论文聚焦于此类活性物种在藻污染控制及消毒体系中的研究现状及未来发展。对比分析了以碳、氧、氮及硫为中心的主要OFRs的特性,总结了其生成方法,并针对光化学诱导、热诱导及氧化还原驱动等生成OFRs的技术体系展开讨论;重点阐述了其在藻污染控制及消毒体系中的研究现状,包括作用机制、实际效果及协同方法。该论文通过对比总结得出OFRs在除藻过程中比传统无机自由基具有更长的寿命,如乙酰氧基自由基（CH3C（O）O•）在水中的存在寿命10 μs,而羟基自由基（•OH）在水中的存在时间1 μs,因此OFRs可快速灭活藻细胞,其反应速率常数可达到1010 M-1·s-1。此外,还结合自由基生成效率、稳定性及应用成本分析了目前基于OFRs的水处理技术存在的主要问题。最后,该论文在对OFRs水处理技术体系进行系统分析的基础上,对其在水环境治理中的应用提出了建议与展望。
  • 催化剂表面电子结构驱动的水中污染物高效去除：非均相催化氧化中的界面贡献
    任航, 任腾飞, 张潇源
    2025, 51(10): 78-85.
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    非均相催化氧化是一种高效且可控的废水深度处理技术,通过界面相互作用引起反应,实现污染物的去除。相界面上的相互作用受到反应物与催化剂表面电子结构影响,能够拓展污染物与氧化剂的转化路径,有利于降低水中共存基质的抑制,改善催化氧化的反应特性。因此,深入解析氧化剂、污染物与催化剂之间的相互作用,是理解非均相催化氧化机理的关键环节,对催化剂表面电子结构设计具有重要指导意义。本文综述了非均相催化氧化在污染物去除中的优势,讨论了界面反应过程及其驱动因素,总结了表面电子调控的相关策略。在此基础上,展望了固体催化材料研究与非均相催化氧化研究的发展方向。
  • 吸附法海水提铀的选择性机理及研究进展
    杨玉杰, 郑博文, 郭丽潇, 张忠林, 杜晓, 郝晓刚
    2025, 51(10): 86-93.
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    随着全球能源需求的持续增长及低碳化转型战略的深入推进,核能因其能量密度高和发电过程碳排放低的优势受到广泛关注。铀作为能够发生核裂变链式反应的关键元素,是实现核裂变反应的核心物质。目前铀资源主要来自陆地矿石的开采,但其储量有限,开采过程面临环境和经济方面的诸多挑战,相比之下,海水中铀储量远超陆地,具备巨大的开发潜力。在多种海水提铀技术中,吸附法因选择性高、环境友好、易于工业化等优势而备受关注。然而,海水中铀浓度极低、共存离子竞争激烈以及海洋环境复杂等因素,使得开发高效、高选择性吸附材料成为该领域的核心挑战。因此,本文重点综述了铀酰离子特异性识别的作用机制,在此基础上分析了不同吸附材料对铀酰的选择性表现及其机理,并介绍了电吸附、电还原等电化学强化技术在铀吸附领域的应用;最后,对海水提铀材料与技术的发展进行了展望。
  • 高压泵在海水淡化产业中的应用与研究展望
    张德胜, 宁延强, 支银鹤, 李岩
    2025, 51(10): 94-101.
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    高压泵作为反渗透海水淡化系统的核心动力设备,其性能直接关系到系统能耗、运行效率等性能指标。本文围绕海水淡化高压泵展开综述,首先阐述了海水淡化高压泵的研究背景与意义及其在反渗透淡化中的核心作用。在此基础上,介绍了柱塞泵、多级离心泵等主要类型高压泵的结构特点与工作原理,梳理了多级离心式海水淡化高压泵在结构优化、轴向力平衡、转子动力学、耐腐材料、变频控制及能量回收等领域的研究突破。同时,分析了当前高压泵在能效提升、材料耐久性、智能化等方面的瓶颈,最后从新材料应用、智能化技术及系统协同创新等角度展望了未来发展方向,为海水淡化高压泵的技术升级与产业应用提供参考。
  • 饮用水处理中氨基酸的赋存、氯化副产物及控制技术
    施纯健, 林思远, 黎雷
    2025, 51(10): 102-108.
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    氨基酸作为天然有机物的重要组成部分,广泛存在于饮用水水源中,其浓度和组成受微生物活动、地表径流及人为污染等多种因素影响。氨基酸会在消毒过程中参与反应生成多种含氮消毒副产物,特别是卤代腈（HANs）、卤代酰胺（HAMs）、卤代亚胺（HNMs）等N-DBPs,不仅有较强的毒性,有些还是致嗅物质,会导致饮用水异嗅,引发了广泛关注。本文系统综述了氨基酸在水体中的赋存特征、在氯化和氯胺化消毒过程中生成DBPs的反应路径与结构依赖性特征,并总结了当前主流的控制技术。研究可为饮用水安全保障提供理论支撑与技术参考。
  • 高盐度腌制菜废水处理与资源化现状与发展趋势
    宋伟龙, 蔡毅, 王新华
    2025, 51(10): 109-117.
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    我国腌制菜产业规模巨大且仍在快速发展,伴随其产生的大量高盐度有机废水对生态环境造成了严重威胁,已成为腌制菜产业可持续发展的关键挑战。本文系统综述了高盐腌制菜废水的产生特点、水质特征及主流处理技术并提出了未来的发展方向和关键需求。高盐度对物理、化学处理过程的干扰以及对生化处理过程的抑制是困扰腌制菜废水处理的核心瓶颈问题。然而,现行的稀释降盐处理策略实为“饮鸩止渴”,不仅加剧资源浪费,而且阻碍盐、污染物、水资源的回收和资源转化。在现状分析的基础上,本文提出了高盐腌制菜废水处理技术的发展方向,即聚焦耐盐菌种筛选、多元有机物协同转化、绿色高级氧化、膜辅助资源回收等技术研究,构建分质分级处理模式,实现腌制菜废水处理与资源化的双重目标。本文将为高盐腌制菜废水的高效处理及资源化提供理论依据与技术发展指引。
  • 硫自养反硝化工艺脱氮的研究进展
    殷闻晓, 何俊霞, 夏四清
    2025, 51(10): 118-123.
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    硫自养反硝化（SADN）工艺在厌氧或缺氧条件下以硝态氮（NO3--N）为电子受体、无机还原性含硫化合物（RISCs）为电子供体实现脱氮。该工艺无需添加外碳源、污泥产量较少、能耗和成本较低,被认为是具有前景的脱氮技术。但SADN工艺的脱氮过程涉及多种酶和微生物的复杂调控作用,脱氮性能受到多种因素影响,限制了SADN的进一步工程化应用。因此,本文概括总结SADN工艺的优势微生物和关键代谢途径,阐述SADN影响运行的温度、S/N、电子供体类型等重要参数,探讨抗生素、重金属、有机碳等外源物质对工艺性能的影响,并分析SADN及其耦合工艺的应用现状。最后,探讨SADN面临的挑战并展望其未来的发展方向,为推进SADN工艺的工程化应用提供理论支撑和参考。
  • 动态膜生物反应器在废水处理中的研究进展与应用现状
    马静怡, 刘晓倩, 赵祺鹏, 褚华强, 周雪飞, 张亚雷
    2025, 51(10): 124-131.
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    随着水资源短缺和污水排放标准日益严格,开发高效、经济且稳定的废水处理技术成为行业关注的焦点。传统膜生物反应器（MBR）虽因出水水质好、占地面积小等优点得到广泛应用,但仍存在膜材料成本高、运行通量有限、膜污染严重且清洗复杂等问题,限制了其在大规模和高浓度废水处理中的推广和应用。动态膜生物反应器（DMBR）是近年来在水处理领域中兴起的一种高效、低成本的膜技术,通过在大孔径支撑材料表面形成动态膜（DM）,实现了对污染物的高效截留与生物降解的协同作用,尤其适用于高浓度、难降解废水的处理。本文综述了DMBR的研究与应用进展,阐述了动态膜的形成机制、支撑材料选择、污染控制策略及好氧/厌氧反应器的性能,分析了其在生活污水、工业废水等多种难降解废水处理中的效果。指出该技术在长期稳定性与动态膜调控方面面临的挑战,并展望了其未来在材料优化、工艺耦合及智能化运行方面的发展方向。
  • 界面聚合调控制备复合纳滤膜的研究进展
    赵广金, 吴超, 王铭, 杨波, 王晓波
    2025, 51(10): 132-139.
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    面对全球气候变化与资源短缺的双重挑战,发展低能耗、高效率的分离技术具有重要战略意义。复合纳滤膜凭借其纳米级筛分能力和表面电荷特性,在海水淡化、废水回用及物质分离等领域展现出独特优势。本文综述了近年来基于界面聚合技术制备高性能复合纳滤膜的调控策略,包括单体选择、基底改性、中间层设计和添加剂调控等,并探讨了这些调控手段对纳滤膜性能的影响机制及未来重点研究方向。
  • 基于配位调控单原子催化剂活化过硫酸盐的机制探索与水处理应用
    张廷, 康瑾, 张晖
    2025, 51(10): 140-147.
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    单原子催化剂（SACs）因其高原子利用率和结构可调性,在过硫酸盐高级氧化工艺（PS-AOPs）中展现出显著优势,成为水处理领域的研究热点。目前关于PS-AOPs体系中单原子催化剂的研究集中在不同配位结构对SACs电子特性及其活化过硫酸盐的性能与机制的影响。为此,本文系统介绍了配位调控对SACs电子结构及催化性能的影响,阐述其在过硫酸盐活化过程中的作用机制,并综述该类催化剂在PS-AOPs降解有机污染物的应用现状。最后,对配位工程调控SACs应用于PS-AOPs水处理中存在的问题及未来发展前景进行了展望。
  • 太阳能驱动界面蒸发：材料亲疏水性影响与应用
    刘璐, 邸文阳, 安柳茜, 王威
    2025, 51(10): 148-157.
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    太阳能驱动界面蒸发（SDIE）技术为解决全球水危机提供了新途径,其核心挑战在于同时实现高效的水分供给和持久的盐分管理。材料的润湿性,即其亲水或疏水特性,是应对这一挑战的关键。本文以此为核心,系统阐述了不同润湿性材料在SDIE系统中的功能分工与协同机制。亲水材料凭借其优异的毛细作用,能确保向蒸发界面持续不断地输送水分,但易于发生盐堵塞问题;而疏水材料虽无法输水,却在构建蒸汽通道、隔热以及引导盐分排出方面扮演着重要角色。因此,通过合理设计,将亲水与疏水区域进行结构化复合,构建协同效应,是突破单一材料性能瓶颈、实现高效稳定蒸发的关键策略。此外,本文进一步探讨了这种基于润湿性调控的设计思想在废水处理、杀菌及大气水收集等领域的应用,揭示了其作为平台技术的巨大潜力,为未来水资源管理提供了新的设计思路。
  • 循环冷却水中阻垢技术的研究进展：挑战与机遇
    苏艳艳, 丁昀, 任柯宣, 杨庆
    2025, 51(10): 158-164.
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    本研究旨在阐述工业循环冷却水中有机膦酸盐阻垢剂的种类及其作用机制,并阐述水体中磷污染治理的重要性。文中特别探讨了生物法、物理吸附法、化学沉淀法以及高级氧化法在去除膦酸盐方面的原理与特性。强调在实际应用中需综合考虑特定废水的水质以及不同处理手段的运营成本,从而寻找最优的膦酸盐去除方案或其组合工艺。此外,本文还介绍了几种环保型无磷缓蚀阻垢剂及新型防垢技术,强调了从根源上防止有机膦的引入是未来的重点研究方向,而实现水处理过程的绿色转型则须将跨学科的协同创新作为未来研究的核心。
  • 界面聚合制备聚酰胺膜过程中的热效应研究
    来晨雨, 孙小杰, 马宁, 李亚飞, 江猛, 孟洪
    2025, 51(10): 165-171.
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    本文全面总结了界面聚合制备聚酰胺膜过程中的热效应及其相关研究进展。界面聚合是“三传一反”高度耦合的放热反应,热效应对聚酰胺分离层的微观结构与性能具有关键影响。文章从界面聚合反应机理、质量传递、动量传递的作用规律入手,引出热对传质效率、反应进程及膜分离性能的调控作用。总结了现有研究成果中基于热管理的界面聚合工艺优化策略,并分析了后处理中的热对膜结构稳定性与分离性能的影响,为高性能分离膜的设计与可控制备提供理论支撑与技术路径。
  • Fenton预处理对有机物膜污染行为的影响机制研究进展
    王思雨, 冉浩学, 雷雨晴, 樊莉, 苗瑞
    2025, 51(10): 172-176.
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    Fenton技术兼具氧化和混凝作用,在缓解有机物膜污染方面展现出显著优势。本文综述了Fenton技术的作用机理与发展历程,归纳了传统Fenton体系的关键影响因素;重点探讨了均相Fenton与异相类Fenton预处理对有机物膜污染行为的影响规律,阐释了Fenton预处理减缓膜污染的多维作用机制,同时,分析了该技术在工程应用中的主要瓶颈,并展望了未来发展方向,以期为Fenton技术在膜污染控制领域的应用提供理论支撑。
  • 膜曝气–（催化）臭氧氧化技术：臭氧工艺绿色转型新路径
    岳东遥, 齐飞, 常晶, 王哲
    2025, 51(10): 177-184.
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    臭氧作为强氧化剂在水处理领域应用潜力显著,但传统臭氧氧化工艺受限于传质效率低、能耗高及副产物风险等问题,亟待改进与升级改造。本文系统分析了臭氧氧化技术存在的瓶颈问题;在大量文献整理和研究实践的基础上,提出膜曝气–（催化）臭氧氧化新型水处理技术。首先,本文揭示了膜曝气–臭氧氧化技术兼具强化传质与降低能耗优势,这为臭氧工艺优化提供了路径;其次,利用文献计量学分析了该领域的研究热点与不足;在此基础上,文章梳理了膜曝气–（催化）臭氧氧化技术中膜材料特性（如孔特性、臭氧耐受性和亲疏水性）对传质与去除效能的影响机制,及其水处理效果;第四,文章聚焦膜曝气–催化臭氧氧化技术,着重介绍其水处理效果与工艺耦合方式;最后,本文系统对比了不同臭氧工艺的优缺点,分析和探讨了膜曝气—催化臭氧氧化水处理技术的未来发展方向以及科技攻关重点,为臭氧工艺绿色转型提供理论基础与思路。
  • 盐湖提锂过程的膜污染机理及其控制策略研究进展
    赵有璟, 李燕, 缑敏敏, 李斌玉, 杨红军, 王敏
    2025, 51(10): 185-194.
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    锂是重要的战略能源金属,盐湖锂资源高效提取对保障能源安全具有重要意义。膜分离技术凭借绿色环保等优势已在盐湖提锂中得到产业化应用,然而高盐、多组分的特点导致膜污染问题日益凸显,严重制约该技术效率。本文系统总结了盐湖提锂过程中的膜材料及其应用进展,梳理了盐湖卤水体系不同应用场景下的膜污染机理相关研究进展,探讨了影响膜污染过程的关键因素,并对面向盐湖提锂的膜污染抑制策略开发思路进行了讨论,旨在为提升膜分离稳定性、延长膜使用寿命提供理论借鉴。
  • 非均相臭氧催化剂活性位点调控及其催化氧化净水机制前沿进展
    任腾飞, 陶峰, 任航, 张潇源
    2025, 51(10): 195-202.
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    非均相臭氧催化氧化技术主要利用臭氧分子在固体催化剂的作用下生成活性氧物种,实现有机污染物的氧化去除,是一种有效且有前景的废水深度处理技术。在非均相臭氧催化氧化体系中,难降解有机物的降解主要依赖于活性氧物种的产生,而活性氧物种则来源于臭氧在催化剂表面活性位点的解离和转化过程。因此,臭氧催化剂活性位点的设计以及催化氧化反应路径的调控成为提升水处理效果的研究热点。基于此,系统综述了非均相臭氧催化氧化反应路径,包括臭氧直接氧化、自由基氧化、非自由基氧化等,并探讨了非均相臭氧催化剂及活性位点的设计策略。最后,展望了未来非均相臭氧催化氧化技术在水处理领域的发展方向。
  • 电容去离子技术在重金属去除中的研究进展
    谈广才
    2025, 51(10): 203-210.
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    电容去离子（Capacitive deionization,CDI）作为一种极具前景的水处理技术,近年来在重金属废水处理领域展现出显著优势。本文系统阐述了四种典型CDI反应器构型,深入剖析了重金属离子的去除机理,并重点评述了CDI技术在阳离子型重金属、阴离子型重金属及放射性核素去除中的最新研究进展。研究表明,重金属去除效率与电极材料特性、反应器设计、溶液参数及操作条件等因素密切相关。此外,本文探讨了CDI技术面临的挑战与发展机遇,特别提出了与机器学习、人工智能等新兴技术融合的创新方向,为CDI技术在重金属废水处理领域的深入研究与工程应用提供了重要参考。
  • 反渗透系统微生物污染的全过程防控技术体系与应用案例
    张淑玲, 朱列平, 王坚, 郭永辉
    2025, 51(10): 211-217.
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    反渗透系统在运行过程中面临的微生物污染问题,是影响其稳定运行、产水水质及经济效益的核心挑战。本文系统分析了微生物污染的成因及其对系统产水量、脱盐率、压差和运行成本的严重危害,指出生物膜的形成是一个动态多阶段过程,防控难度极大。并例举了笔者亲历的几个不同水源、不同程度的微生物污染的工程项目。在此基础上,提出并阐述了以“全过程、多屏障”为核心的科学防控策略,该策略涵盖预处理强化、在线化学抑制、定期化学清洗以及系统设计与运行管理优化等多个层级,旨在从源头控制、过程抑制和末端清除等环节有效阻断微生物附着与繁殖。研究表明,构建并严格执行这一系统性防控体系,是保障反渗透装置长期稳定、高效经济运行的关键。
    • 研究报告
  • 铁酸镧（LFO）钙钛矿催化剂的制备及其光芬顿处理高盐染料废水研究
    聂佳斌, 赵明瑶, 罗建泉, 宋伟杰, 万印华
    2025, 51(10): 218-224.
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    采用水热法成功合成了铁酸镧（LaFeO3,LFO）,并通过引入NaCl构建了一种具有增强罗丹明B（RhB）降解性能的光芬顿催化体系。与单一芬顿降解体系（60 min内降解率35.4%）和传统光芬顿降解（60 min内98.9%）相比,添加5wt% NaCl的LFO光芬顿系统在25 min内即可实现RhB的完全降解（接近100%）。LFO催化剂表现出优异的重复性和稳定性,经过八次循环后仍保持90%的降解效率。通过对LFO/H2O2/NaCl体系进行了系统的参数表征与电子顺磁共振（EPR）测试,揭示了RhB降解的可能反应机制。结果表明,NaCl 的添加促进了多种自由基（包括·OH、1O2、·O2-、·Cl和·ClO-）的产生,这些自由基协同作用显著提升了RhB的降解效率。本研究发展了一种高效的高盐光芬顿体系,为染料污染物的去除提供了新策略与理论依据。
  • AOD工艺机制研究及性能优化
    马子尚, 李林, 张宁宁, 房春雷, 申明海, 张捍民
    2025, 51(10): 225-232.
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    本研究采用一种处理低C/N废水的新型低能耗处理工艺—AOD生化处理工艺,克服了传统工艺碳源投加量大、能耗高等问题,实现了低DO条件下快速富集同步硝化反硝化菌。实验重点研究了该工艺处理低C/N废水的稳定性以及各分区微生物群落的变化,并进一步优化了低氧曝气池内大比例回流比,将回流比由20倍逐步降低至15、10、5、0倍。结果表明,在低氧曝气池不同大比例回流比条件下,该工艺具有良好的耐冲击性能,当回流比为5倍时,该工艺能够实现碳源的有效利用,并保持最佳的去除性能。微生物多样性结果表明,各分区优势菌属相似,均存在同步硝化反硝化菌（如Dechloromonas、Ferribacterium、Rhodobacter、Zoogloea）的富集,这为高负荷条件下系统保持稳定的脱氮效率提供了保证。
  • 铁基电混凝除As（III）的配位诱导氧化机理探究
    王超杰, 卢海涛, 丁魏, 郑怀礼
    2025, 51(10): 233-239.
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    针对部分地区地下水中亚砷酸盐（As（III））污染问题日益凸显的现状,本研究搭建简单且高效的铁基电混凝（Fe-EC）体系,用于As（III）的深度去除,并解析其中的多元氧化过程对其去除的核心作用。以废弃铁屑为原料,采用还原-煅烧法制备零价铁牺牲阳极,并与不锈钢阴极搭建Fe-EC体系。探讨了电解质浓度、电解质种类和电流强度对Fe-EC体系中总砷（As（T））去除的影响以及As（III）的氧化情况。结果表明,20 mmol/L Na2SO4电解质,5 mA恒定电流,pH=7.5,4 cm电极间距和7.48 cm2电极有效面积的工况下,15 min反应时间内,该Fe-EC体系即可实现10 μmol/L As（III）的完全氧化和95%的As（T）去除率。系统的氧化途径甄别结果揭示了该体系中As（III）与电析出Fe（II）的配位反应促进了Fe（II）自氧化反应,并促进了重要的活性氧物种H2O2的生成。此外,在形成As（III）-Fe（II）/Fe（III）配合物后,H2O2可以通过氧转移过程直接氧化As（III）或诱导Fe（IV）而间接氧化As（III）。本研究为砷和铁在环境中的氧化还原化学提供了新的机制,并加深了对中性pH下铁基电混凝反应的理解。
  • Fe-Ce协同改性MCM-41高效催化臭氧氧化四环素的特性与机理
    马玮钰, 张东平, 孙贤波, 蔡正清, 刘勇弟
    2025, 51(10): 240-246.
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    本文通过 Fe、Ce双金属掺杂制备了Fe-Ce-MCM-41材料,并应用于催化臭氧氧化四环素（TC）。在最佳条件下（pH 4.5、催化剂投加量0.4 g/L、O3投加速率6 mg/min）,Fe-Ce-MCM-41/O3对TC的降解和矿化率分别达到98.0%和66.1%,矿化率提升至无催化剂系统的6.3倍。体系的主要活性氧物种（ROS）为•OH和O2•-。表面暴露的Fe和Ce是电子转移的活性位点,材料比表面积的提升及路易斯酸位点的增加有利于O3分解。MCM-41良好的吸附性以及Fe3+/Fe2+与Ce4+/Ce3+氧化还原偶联共同促进了Fe-Ce-MCM-41的催化性能,显著改善了传统金属基催化剂比表面积低、团聚烧结和离子浸出等问题。通过构建Fe-Ce双金属活性中心与MCM-41载体协同体系,实现了臭氧催化氧化能力的显著提升,研究结果可为合成高效臭氧氧化催化剂提供参考。
  • 超疏水PUA/MA气凝胶的常压干燥制备及吸油特性研究
    胡恩源, 邓橙, 赵蕾, 刘强, 朱孟府
    2025, 51(10): 247-252.
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    为高效处理含油有机废水,以减少资源浪费与环境污染,基于溶胶-凝胶技术,结合交联诱导相分离法与模板法,通过常压干燥制备了超疏水聚脲/三聚氰胺（PUA/MA）复合气凝胶。表征了PUA/MA气凝胶的化学结构、微观形貌及物理属性,研究了复合气凝胶的润湿性和吸油特性。结果表明,聚脲与三聚氰胺复合使PUA/MA气凝胶形成“核-壳”状和类“珊瑚”状多孔结构,且密度低至25.55 mg/cm3、线性收缩率仅为1.26%、孔隙率高达98.45%。此外,由于聚脲自身特性与微观结构的相互协同,PUA/MA气凝胶具有超疏水性,水接触角高达152.89°。吸油性能研究结果表明,PUA/MA气凝胶对甲苯、四氯化碳、氯仿、真空泵油、正己烷等常见石油衍生油品的饱和吸附量分别达到47.36、40.24、37.91、24.04、17.89 g/g,且能够在10 s内快速吸附水中的氯仿,实现油水分离。简易的制备方法、优异的物理属性以及高效的吸油性能使PUA/MA气凝胶在含油有机废水处理领域展现出巨大的应用潜力。
  • 基于全氟乙烯–丙烯共聚物（FEP）中空纤维膜制备聚酰胺复合膜用于有机溶剂纳滤过程
    赵佳琪, 张国振, 段如雪, 于思尧, 胡浩亮, 逯鹏, 李砚硕
    2025, 51(10): 253-262.
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    采用化学交联与界面聚合对聚（四氟乙烯-共-六氟丙烯）（FEP）微滤膜进行分子工程改性,制备适用于有机溶剂纳滤（OSN）的复合膜。通过聚乙烯醇（PVA）对膜表面进行改性,以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为交联剂,研究了交联浓度对膜分离性能的影响。使用衰减全反射（ATR）的傅里叶变换红外（FTIR）光谱来阐明键与键之间的反应,并表明PDMS层在PVA改性后FEP中空纤维膜上成功交联。经过界面聚合反应后,聚酰胺（PA）成功制备在F-PVA-PDMS膜表面并通过ATR-FTIR光谱分析中空纤维膜,将FEP中空纤维膜提高到纳滤水平。制备的纳滤水平F-PVA-PDMS-PA使用乙醇和染料作为模型进料溶液对中空纤维膜进行OSN测试。通过这种简单有效的修改,最佳F-PVA-PDMS-PA中空纤维膜在5 bar的压力下能够实现2.37±0.28 L/（m2·h·bar）的纯乙醇渗透性和94.2%以上的亮蓝（Mw 626.54 g/mol）截留率。孔径考虑到易于制造和修改,这些F-PVA-PDMS-PA中空纤维膜证明了中空纤维膜可用于OSN,为进一步工业生产提供了重要的参考依据。
  • 改性自具微孔聚合物的Au（Ⅲ）吸附性能研究
    冯孝权, 张学毅, 王保营, 张亚涛
    2025, 51(10): 263-271.
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    黄金（Au）作为一种不可再生贵金属资源,广泛应用于电子、珠宝、航空航天及催化等领域。随着现代社会经济快速发展,迭代频繁造成的废弃电器或电子设备即电子垃圾给人类及生存环境带来了恶劣影响,同时造成资源浪费问题。吸附法作为一种低成本、无污染及高效率的方法,有望从电子废液中高效回收金。本文通过对自具微孔聚合物（PIM-1）进行化学后改性分别合成了PIM-1-COOH（羧酸改性）和TPIM-1（硫代酰胺改性）,并使用相转化法制备为聚合物基多孔吸附球。其中,TPIM-1多孔吸附球具有优异吸附性能,可在较宽pH范围（pH=1~10）获得超过95%的去除率。准二级动力学模型和Langmuir等温线模型能很好的描述TPIM-1多孔吸附球对Au（Ⅲ）的吸附过程,在45℃时获得最大实验吸附容量,为1872.8 mg/g。在12种共存离子的存在下,仍能取得高达99.6%的去除率。吸附机理研究表明硫代酰胺官能团中-NH2和S的双还原作用是TPIM-1多孔吸附球具有优异吸附性能的关键。
  • 硝酸盐调控交替式好氧/厌氧生物膜系统磷富集效能的效应与机制解析
    章豪, 杨正健, 王豪杰, 张伟, 朱亮, 李一平
    2025, 51(10): 272-279.
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    为缓解磷资源短缺并优化含磷废水处理,探究了硝酸盐对交替式好氧/厌氧生物膜系统磷富集效能的影响及机制。结果表明,硝酸盐质量浓度从15 mg/L增加至25 mg/L有利于反硝化聚磷菌（DPAOs）的富集（从5.6%增加至28.0%）,同时也促进了参与碳、氮和磷代谢关键功能的基因丰度的增长,促进了DPAOs的营养物质代谢进程,增强了磷的吸收能力,进而提升了生物膜中的磷含量,诱导DPAOs从糖原积累代谢（GAM）转向多磷酸盐积累代谢（PAM）,加速厌氧阶段聚磷降解与磷酸盐释放,并提升富集液的磷浓度至172.5 mg/L。本研究为从污水中回收磷及工艺优化提供理论支撑。
  • 基于电化学结晶耦合膜过滤技术的污泥消化液磷资源化中试研究
    郑纪兴, 周博, 王雪野, 王志伟
    2025, 51(10): 280-286.
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    针对污泥消化液磷含量高难处理、磷资源难回收的瓶颈问题,构建过滤式阴极电化学结晶中试反应器,以实际污泥厌氧消化液为处理对象,系统探究操作模式、电流密度、膜通量、电极间距及极性反转时间对磷去除率的影响,结合理论模拟与原位测定阐释阴极界面微区pH对磷结晶的影响,并通过产物表征与能效分析开展技术经济性能评估。结果表明穿流模式（flow-through）能够通过强化对流传质显著提升磷去除率;在最适参数（电流密度8 A/m2、膜通量12 L/（m2·h）、电极间距2 cm、每6 h极性反转3 min）条件下,系统的磷去除率稳定达85%以上。回收产物以鸟粪石（72.1%）和无定形磷酸钙（13.8%）为主,磷含量为13.0%且符合国家标准关于肥料中有毒有害物质的限量要求。系统磷回收能效为9.1 g P/kWh,优于常规电化学结晶技术。研究成果可为污泥消化液中磷的高效处理与资源回收提供理论与技术支撑。
  • 超滤工艺净化鲁西南地表水及膜污染调控研究
    宋佳临, 王明远, 张逸, 顾松, 崔维耐, 梁恒
    2025, 51(10): 287-292.
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    近年来,鲁西南地区的地下水超采情况较为严重,亟需利用地表水水源提供稳定的淡水。为探究超滤工艺净化当地地表水的效能及其适用性,开展了超滤净化地表水的小试试验研究。研究考察了超滤单元处理模拟水厂炭池出水的运行通量参数优化及化学强化水力反冲洗对超滤膜污染的缓解效能。结果表明：超滤对浊度去除作用效果显著,但对有机物并没有表现出明显的去除效果;不同超滤运行通量条件下的跨膜压差的增长呈现了随运行通量上升而增加的趋势,通过权衡运行通量及膜污染速率,确定了最佳运行通量范围为20~30 L/（m2·h）;通过探究不同药剂浓度和反洗频率下的跨膜压差变化、膜污染分析、傅里叶红外表征和膜表面形貌图发现,以两次每天的频率投加10 mg/L浓度的次氯酸钠进行化学强化水力反冲洗可以有效缓解膜污染并实现药剂消耗的平衡。本文对超滤工艺应用于地表水的深度处理的运行参数以及膜污染的控制有重要的指导作用。
  • 聚酰胺膜单体化合物与过硫酸盐的反应动力学和机理
    姜楠曦, 李振宇, 刘超
    2025, 51(10): 293-298.
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    聚酰胺（PA）膜被广泛应用于纳滤和反渗透,但其缺点之一是对氯的耐受性低。因此,非氯类替代消毒剂（例如,过一硫酸盐,PMS）和PA膜的兼容性问题值得关注。本研究选取苯甲苯酰胺（BA）为PA膜单体化合物,系统研究了BA与PMS在不同水处理条件下的反应动力学、产物及反应途径,结果显示：在pH 7.0和21 °C时,PMS与BA的反应速率常数为2.3 M-1.24·s-1,低于活性氯。反应速率随pH升高（6.0~8.0）及磷酸盐浓度的增加（5~50 mmol/L）而加快。通过气相色谱-质谱联用仪,鉴定了苯胺、硝基苯、4-硝基苯酚、苯甲酸、苯甲酰胺等BA转化产物。PMS通过氧化攻击苯胺基团以及氧化断裂酰胺键两种途径降解BA。本研究结果为过一硫酸盐在PA膜处理工艺中的适用性提供依据。
  • 低共熔溶剂介入界面聚合制备高性能中空纤维纳滤膜
    姚鸣铎, 姚聪, 陈永军, 李枫, 张伟军, 侯得印
    2025, 51(10): 299-307.
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    针对中空纤维纳滤膜存在通量不足与选择性难以兼顾的问题,研究引入尿素-氯化胆碱低共熔溶剂（DESs）介入哌嗪（PIP）与均苯三甲酰氯（TMC）的界面聚合体系,制备高性能水处理中空纤维纳滤膜。通过调控DESs添加浓度（0.2~1.5wt%）,系统表征膜的化学结构、孔径分布、表面亲水性并测试其分离性能。结果显示,0.5wt% DESs改性膜在维持较高Na2SO4截留率（90.6%）的同时,实现了硫酸钠/氯化钠分离比由1.87升高至6.25,纯水通量达28.76 L/（m2·h·bar）,较对照组提升131%。改性膜接触角降至64.1°,表面Zeta电位由-40.5 mV正向偏移至-37.8 mV,展现出更优亲水性与电荷调控能力,抗污染通量恢复率提升至83.2%。研究揭示,DES通过氢键作用调控PIP扩散及交联过程,构建结构更规整、表面更亲水的PA层,为绿色、高性能水处理中空纤维纳滤膜的开发提供新思路。
  • 碳纳米管协同活化高铁酸钾–过硫酸盐降解染料废水有机物
    李稞雷, 陈鑫, 程鑫, 刘百仓
    2025, 51(10): 308-313.
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    本研究采用碳纳米管（CNTs）协同活化高铁酸钾耦合过硫酸盐,以亚甲基蓝（MB）为目标污染物,探究该体系的活化性能、降解效能及活化机制。研究了不同因素对Fe（VI）/CNTs/PDS体系降解MB的影响,结果表明,在MB初始浓度为5 mg/L、pH=9时,投加0.03 g/L CNTs、0.005 g/L Fe（VI）和0.05 mmol/L PDS,反应30 min可降解71.9%的MB。Fe（VI）/CNTs/PDS体系具有良好的外界适应能力。自由基淬灭及探针实验结果证明·OH、·O2-、SO4·-等自由基及Fe（V）、Fe（IV）高价铁物种是降解MB的主要活性物质。
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