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2025 年，水处理领域再添技术研究新成果。上海理工大学环境与建筑学院刘洪波教授团队的研究论文《正渗透微生物燃料电池新技术在废水处理减污脱盐中的发展与挑战》，已正式发表于《净水技术》2025 年第 8 期。该研究针对传统废水脱盐技术能耗高、成本高、碳足迹大的行业痛点，深入探索正渗透微生物燃料电池（OsMFC）在废水减污脱盐中的应用潜力，为推动水处理技术向低碳、高效方向发展提供了重要理论支撑。

传统膜分离技术虽能产出高质量水，广泛应用于废水脱盐和海水淡化，但高能耗、高成本、高碳排放的问题始终制约其大规模推广。而正向渗透技术凭借能耗低、占地面积小、可扩展性强等优势，逐渐成为行业关注焦点。不过，正向渗透技术仅能浓缩废水，无法有效降解污染物，且后续处理成本较高。

刘洪波团队创新性地将微生物电化学技术与正向渗透技术耦合，研发出正渗透微生物燃料电池（OsMFC）。该技术融合了两种技术的核心优势：一方面，借助微生物燃料电池的生物电化学过程，在阳极室厌氧环境下通过电活性微生物催化污染物氧化，阴极室好氧环境下发生还原反应，实现电子和质子迁移并产生电能；另一方面，利用正向渗透膜的渗透压梯度，推动废水（原料液）中的水分子向高渗透压的盐溶液（驱动液）移动，同时截留污染物和盐离子，达成废水减污、脱盐与能量回收的 “三位一体” 目标。

研究数据显示，OsMFC 技术展现出优异的处理效能：采用氯化钠作为驱动液时，系统电能输出和脱盐效率显著提升；选用薄层复合膜（相比传统醋酸纤维膜，孔隙率和机械强度更优）时，膜通量和污染物截留效果更佳；对有机污染物的 COD 去除率可达 63%～95%，处理家庭废水时能实现 24.3%～72.2% 的体积浓缩减量化，处理垃圾渗滤液时总有机碳（TOC）、氨氮等污染物去除率均超 70%。在产电性能上，OsMFC 也表现突出 —— 以 58g/L 氯化钠为驱动液时，其最大功率密度达 4.74W/m³，远超传统微生物燃料电池的 3.48W/m³；空气阴极 OsMFC 的输出功率更是传统空气阴极微生物燃料电池的近 2 倍。

不过，该技术走向规模化应用仍面临挑战。刘洪波团队在研究中指出，浓差极化会降低膜的水通量，其中内浓差极化难以通过提高流速解决，传统膜改性方法又耗时昂贵；膜结垢（尤其是生物结垢）会导致膜孔隙率下降，进一步加剧浓差极化；反向溶质通量则可能造成阳极室盐离子累积，导致电活性微生物失活，同时降低质子跨膜传输效率，影响产电与脱盐效果。

针对这些问题，团队提出了针对性解决方案：通过匹配驱动液与正向渗透膜活性层选择性，控制浓差极化和反向溶质通量，例如选用聚丙烯酸作为 pH 响应型驱动液可降低反向溶质通量；在膜表面添加防污涂层、采用反冲洗技术，减少膜结垢现象；将 OsMFC 与微生物脱盐电池、人工湿地等技术耦合，或作为反渗透等海水淡化技术的前处理工艺，提升系统整体性能并降低能耗。

未来，团队还将重点攻关四大方向：开发低成本、高水通量的纳米结构或仿生改性膜材料；筛选培养高效电活性微生物，优化微生物与电极间的电子传递效率；完善 OsMFC 反应器放大设计，减少系统能量损失；探索利用盐厂盐水、反渗透废水等廉价易得废水作为驱动液，进一步降低运行成本。

若想深入了解该研究的技术细节与数据，可访问《净水技术》官方网址www.jsjs1982.com，或关注微信订阅号 “净水技术”“净水万事屋”，获取期刊最新论文、行业动态及技术解读，助力水处理领域从业者、研究者把握技术前沿，推动低碳废水处理解决方案的落地与应用。