近日，广东工业大学土木与交通工程学院市政工程专业硕士研究生符威、玉旭日在柳君侠副教授、王志红教授带领下，在环境领域国际著名TOP期刊Water Research (中科院1区，IF13.400) 上以第二、三作者身份发表的最新研究成果：“Relating critical and limiting fluxes to metastable and long-term stable fluxes in colloidal membrane filtration through collision-attachment theory”, https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120010）

纳滤/反渗透广泛地应用于海水淡化、中水回用和饮用水处理等领域，然而膜污染是限制其推广和应用的瓶颈。临界通量和极限通量指出：当水通量低于某一临界值，污染不会发生或水通量保持稳定。然而，最近的试验现象表明：水通量在经历一段稳定时间后会出现快速持续的下降。这种“亚稳态通量”现象不能被现有的临界和极限通量理论合理解释。那么有人可能会问：“为什么稳定的通量会突然衰减？如何有效延长其持续时间？临界通量、极限通量与亚稳态、超期稳态通量之间有啥关系？”本文采用碰撞粘附理论方法揭秘临界通量、极限通量与短期、长期稳态通量的关系。与现有文献侧重研究临界/极限通量大小不同，本文侧重突出稳态通量的持续时长。我们的研究结果为膜污染及控制提供新的见解和重要的启发。

膜法水处理技术团队研究水通量和胶体-膜界面作用（E_f-m和E_f-f）对稳态通量的影响，剖析临界通量J_C、极限通量J_L与亚稳态通量、长期稳态通量的相互关系。结果表明：在初始通量J₀ ＜ J_L 时，由于E_f-f强的界面排斥作用，相对于临界阈能垒（E_ith）更具有排斥性，即使J₀高于J_C，水通量在长期过滤中保持稳定；在J₀ > J_L和J₀ > J_C时，由于E_f-m（< E_ith）和E_f-f（< E_ith）都很弱，初始水通量不稳定，最终降至J_L为长期稳定的通量；在J_L < J₀ ≤ J_C条件下，由于E_f-m较高，出现亚稳态现象，J₀越低，亚稳态持续时间越长；然而，由于能垒向相对较弱的E_f-f（< E_ith ）转变，导致后续过滤中通量迅速下降，亚稳态通量最终退化为J_L作为长期稳定通量。

该发现对膜污染控制具有重要的指导意义。当采用J_C和J_L作为膜污染控制策略时，需要区分短期和长期稳定通量。长期稳定通量依赖于J_L但独立于J_C；而亚稳态通量同时取决于J_C和J_L。在J₀高于J_L时，低于J_C运行可能会产生亚稳态现象；为确保长期稳定通量，操作通量J₀应低于J_L。 此外，操作通量的选择取决于E_f-m和E_f-f的大小。当E_f-m=E_f-f时，操作通量应低于J_C（或J_L）；当高E_f-m&低E_f-f时，J_C应作为操作通量的上限；当低E_f-m &高E_f-f时，J_L应作为操作通量的上限。

近年来，我校吉瑞博（已毕业）、黄添怡（已毕业）、范雅倩（已毕业）、赵亚翔（已毕业）、唐志伟、玉旭日等研究生，在柳君侠、王志红老师的带领下，通过建立碰撞粘附理论方法来揭秘膜污染行为规律，为污染控制策略的制定提供新思路。系列研究成果发表在环境领域TOP刊物 Environmental Science & Technology, 52(2018) 1471-1478; Environmental Science & Technology, 54 (2020) 12703-12712; Journal of Membrane Science 623 (2021) 119048; Journal of Membrane Science 638 (2021) 119679; Journal of Membrane Science 663 (2022) 120981.