在水处理过程中，消毒环节会不可避免地产生具有致畸、致癌、致突变等潜在危害的消毒副产物（DBPs），其对环境和人类健康构成了严重威胁。纳滤（NF）与反渗透（RO）技术不仅能够高效降低人们通过饮水摄入DBPs的风险，还可满足人们对高品质饮用水的需求并减少DBPs对环境的污染。采取NF/RO等有效措施去除水中DBPs，使其达到安全的使用/排放标准，对加快实现联合国可持续发展议程中的人类健康福祉（SDG3）和清洁饮水（SDG6）两大目标具有重要意义。

Nature Water在线发表了题为“Nanofiltration and Reverse Osmosis Technologies for Disinfection Byproducts Removal”的综述文章。该文章详细总结了当前NF和RO技术在去除DBPs方面的研究，解析了不同膜材料与性能、DBPs分子结构与特性以及水质与操作环境对DBPs去除效率的影响，揭示了不同类型DBPs的去除机制，并对当前研究中存在的共性与特性问题进行了评述。通过该文，读者可全面了解NF和RO水处理技术应用在DBPs控制领域的研究进展与未来发展趋势，为推动水中微污染物治理技术的发展提供重要参考。

图1 NF/RO去除水中不同种类（a）微污染物和（b）消毒副产物的效能

首先，文章介绍了DBPs的来源、危害、研究历史与技术需求。随后，通过分析不同DBPs的特性，指出DBPs种类繁多、性质差异大，给高效防控其风险带来挑战。文章发现，相较于其他微污染物（如持久性有机污染物、内分泌干扰物、人类相关化学品等），DBPs更难以被NF/RO膜去除（图1a）。即使针对同一种DBPs，NF膜的去除效能仍存在很大差异，而RO膜的去除效能则相对稳定（图1b）。文章强调了NF和RO技术在去除DBPs方面的潜力和局限性，突显了进一步研究和改进该技术的迫切性和重要性。 

图2 （a）NF和（b）RO的膜性能参数与不同种类消毒副产物去除效能之间的相关性矩阵

其次，文章分别探讨了NF/RO膜性能、DBPs分子结构与特性以及进水水质与运行条件对DBPs去除效能的影响。在膜性能影响方面，文章将膜特性分为孔径、表面物理化学和传输特性三类，指出孔径和表面电荷是关键因素（图2）；在DBPs分子结构方面，强调了特定DBP类型分析的重要性，探讨了不同DBP分子结构与去除效能间的联系（图2）；在DBPs分子特性方面，分别从分子大小、静电相互作用和疏水性等角度分析了DBP特性对去除效能的影响（图2），并总结了已发表的基于DBP分子结构/特性的NF/RO去除效能预测模型，指出了定量构效关系模型和机器学习方法在这一过程中存在的局限性；在进水水质和操作环境的影响方面（图3），文章指出进水水温、pH值、DBP浓度、共存离子和有机物等进水水质因素，以及运行时间、操作压力等操作条件，均会影响DBPs的去除效能，文章分析了这些因素的具体影响机制，并强调了优化运行参数以提高DBPs去除效能的重要性。

 图3 进水水质和运行条件对（a）NF和（b）RO去除消毒副产物效能的影响

然后，文章将涉及NF/RO研究的59种DBPs，分为了中性亲水小分子DBPs、中性疏水小分子DBPs、带电小分子DBPs和大分子DBPs四组，分别探讨了各组DBPs主导的NF和RO膜截留机制及优化策略，指出可通过改进膜特性、表面改性、优化操作参数等方法提高截留效果，并构建了一个基于膜性能、污染物特性、溶液化学和操作条件等因素的综合分类系统，用以指导后续研究和应用。

图4 NF和RO去除消毒副产物的机理解析图

最后，文章探讨了过去二十年间NF和RO技术在去除DBPs方面存在的研究薄弱环节和未来可研究方向。

研究薄弱环节一：缺乏标准化的膜性能参数表征方法与规程

目前膜性能参数的表征方法多样，不同研究采用的测试条件各异，整体缺乏统一的标准化规程。这种状况使得不同研究间的膜性能数据难以互相印证，导致对膜特性与DBP去除效能间关系的理解存在偏差。在实际应用中，水处理设施因缺乏标准化的膜性能评估手段，难以精准选择适合的膜产品，可能影响处理效果并增加运行成本。因此，未来研究应聚焦于开发标准化的膜性能参数表征方法与规程，统一测试溶液配方和测试流程，确保膜性能评估的准确性和可比性，为水中微污染物的有效控制提供可靠基础。

研究薄弱环节二：缺乏可在实际水基质条件下预测DBP去除效能的模型

目前的QSAR和机器学习模型大多在实验室条件下针对单一类别DBPs开发，缺乏对实际水基质中DBPs去除情况的准确预测能力。实际水体中的复杂成分增加了预测的复杂性和不确定性，使得现有模型难以有效应用于实际场景。这导致在实际工程设计和运行管理中，难以准确评估NF或RO系统对DBPs的实际去除效果，可能造成处理工艺设计不合理。因此，未来研究应致力于开发能够在实际水基质条件下准确预测DBP去除效能的模型，结合机器学习算法和分子动力学模拟，并利用更多实际水样测试数据进行训练和校准，以提高模型的适用性和可靠性。

研究薄弱环节三：中性小分子DBPs的截留机制存在不确定性

目前已开展的关于中性小分子DBPs截留机制的研究间存在争议，不同研究得出的结论相互矛盾。这种对截留机制认识的不确定性，使得在膜材料选择、结构设计和工艺运行参数优化等方面难以做出科学合理的决策，进而影响水质处理效果，限制了新型膜材料的研发和应用。未来应系统深入地研究中性小分子DBPs的截留机制，采用先进分析技术直接观察DBPs在膜表面和内部的行为，结合理论模拟和实验验证，明确关键因素，以建立更为准确和统一的截留机制理论。

研究薄弱环节四：传统NF/RO工艺无法满足消费者需求

传统NF和RO工艺存在水资源回收率低、能耗大、处理后的净水可能缺乏矿物质、影响口感和营养价值等现象。这不仅影响了水处理厂或管网终端水处理装备的运行经济性和环境可持续性，限制了技术的推广应用，还无法满足消费者对高质量饮用水日益增长的需求。未来需开发高效环保的工艺，如循环RO系统实现废液循环利用，提高水资源回收率、降低能耗，同时探索纯水后矿化处理技术，恢复水中矿物质含量，以提高水质口感和营养价值。

研究薄弱环节五：缺乏可高效增强微污染物去除效能的前沿膜化学技术

目前NF和RO技术在去除中性小分子微污染物以及DBPs方面存在局限性，尽管前沿的膜化学方法可提升这些微污染物的截留性能，但同时也会面临水通量下降、运行成本增加等问题，而且新型材料在实际应用时还会面临规模化生产、稳定运行和可控成本等挑战。这反映出当前研究仍缺乏在实际生产中可高效增强微污染物去除效能的前沿膜化学技术。未来需优化膜的化学改性和纳米结构设计，开发新型膜材料，并探索与其他水处理技术联用，形成协同处理体系，以提高去除效果，降低对单一膜技术的依赖，提高系统可靠性和经济性。

论文下载链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00413-y