2023年11月27日，王锐院士团队在国际期刊Nature Water（自然?水）在线发表题为“Covalent Organic Framework Membrane for Efficient Removal of Emerging Trace Organic Contaminants from Water”（共价有机框架膜高效去除水体中新兴痕量有机污染物）的研究论文，报道了有机膜高效去除水中药物等痕量有机物的重要研究进展。
我国是世界上最大的药物生产国，拥有全球最大的药品市场。随着社会经济的发展，各类药物和个人护理品（PPCPs）生产和使用量也迅速增加，其中有效化学成分的年排放量在吨至万吨级，导致城市供水系统及水陆生态系统中不断检测出这类新兴有机物（TrOCs）。TrOCs对人类健康和水生环境造成了严重威胁，日益引起广泛关注。由于分子量小、毒性高、耐久性强、生物蓄积性高，TrOCs很难从水生环境中去除。膜技术被认为是一种高效滤除水体中高危有机物可持续的方法。然而，由于TrOCs尺寸小（纳米级）、迁移性高，传统商业化纳滤膜或反渗透膜无法使其在饮用水净化和地下水过滤等过程中去除。因此，迫切需要通过技术创新来去除这些痕量有机污染物。
鉴于此，王锐院士与其团队合作者通力合作，利用有机多孔膜规则的孔道结构以及易于功能化的特点，开发了一种自下而上的膜工程技术，实现了有机膜孔径从0.3到0.8纳米的精准调控，高效滤除了水体中亚纳米尺寸的痕量高危有机物，包括药物、个人护理品、柠檬酸酯、硝基多环芳烃、有机磷酸酯和农药等，即使是分子尺寸小到0.35 nm的有机物，也可实现高截留（截留率大于99%）和高通量（通量大于110 kg·m-2·h-1·MPa-1）。通过Hagen-Poiseuille流体理论，阐明了药物等有机小分子在纳米孔道中传输与流体的分子尺寸、粘度和总溶解度参数的关系，揭示了孔道限域传质的分子筛分机理。这类具有亚纳米尺寸的均孔有机膜，实现了各种新兴有机物的高效去除，为痕量高危有机物的高效去除提供了新途径，保障环境水质安全和生命健康可持续发展。
图.药物筛分模型及效应
该工作获得中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2019-I2M-5-074, 2021-I2M-1-026, 2021-I2M-3-001, 2022-I2M-2-002）和兰州大学医学创新发展项目（lzuyxcx-2022-156）等项目资助。药物所、医科院多肽研究创新单元王锐院士、南京理工大学张根教授和苏冠勇教授为本论文的共同通讯作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-023-00162-w
