在国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）（批准号：52225002）和创新研究群体项目（批准号：52221004）资助下，清华大学环境学院兰华春教授团队聚焦饮用水深度净化领域中低浓度微污染物的去除难题，以“膜界面亲和性精准调控”为核心技术思路，设计开发出系列电控吸附膜，突破传统膜技术选择性-渗透性权衡瓶颈，在水中低浓度污染物极限去除方面取得系列进展。相关成果以“电激活双亲和膜高效去除饮用水中全氟烷基和多氟烷基物质（Electro-activated dual-affinity membrane for efficiently removing per- and polyfluoroalkyl substances from drinking water）”和“具有电诱导多亲和性界面的双面膜实现高效水净化（A Janus membrane with electro-induced multi-affinity interfaces for high-efficiency water purification）”为题，分别发表于《自然·水》（Nature Water）和《科学进展》（Science Advances）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00489-6；https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn8696。
以超滤为核心的第三代饮用水处理工艺无法有效去除水中低浓度、分子尺寸小的微量有机污染物（如弱极性有机物、全氟化合物等）和重金属离子。而膜孔径缩小到纳滤甚至反渗透水平又存在高能耗、低水回收率等不足。
针对上述难题，团队研发出系列具备可控表面疏水、荷电结合位点的低压高水通量电控吸附膜；通过电信号调控膜表面功能分子的空间取向，选择性暴露其疏水、荷电基团，利用疏水、静电相互作用以及过滤过程中的强制对流作用实现复杂实际水质中低浓度微污染物的高效去除，施加短暂的反向电场可改变功能基团的暴露状态实现膜的有效再生。例如，通过在膜表面同时构筑疏水与静电双结合位点，首次实现单次过滤过程中PFAS降至4 ng/L以下，同时保持高通量（288 L/m2/h/bar），满足美国环保署规定对全氟化合物的最严苛的安全限值要求，能耗较商用纳滤/反渗透膜下降75%~80%，成本降低59%。此项研究成果为我国饮用水质深度净化提供了关键科技支撑。
图 电控吸附膜技术原理及膜组件