（1）高精度、功能型多孔金属膜的制备及其孔隙调控原理

多孔金属膜是一种由单一金属、金属合金或不锈钢材料制成的多孔薄膜材料，相比于有机膜和陶瓷膜，具有优异的化学耐久性、机械稳定性、热稳定性、易于清洗和更长的使用寿命。多孔金属膜具有广泛的应用前景，特别是在分离、过滤和催化等领域。本课题组以废弃不锈钢为原料，利用表面改性和液相强化烧结技术，合成了一系列不同性能的多孔金属膜材料，不仅提高了金属膜的制备效率，还为材料赋予了更多功能性。在研究过程中，课题组深入探讨了烧结温度、升降温程序、烧结时间等参数对多孔金属膜通量、强度和孔隙率的影响，并结合蒙特卡洛模型、连续介质力学和流变学理论，探索多孔金属膜成膜过程中的孔隙调控原理，通过理论模拟和实验验证，揭示不同参数下孔隙结构的演变规律，旨在为高精度、功能化多孔金属膜的定向设计提供理论依据。

（2）金属膜及其组合工艺在供水系统中的应用及膜污染研究

供水系统中的微生物、悬浮物、胶体和有机物是引起金属膜膜污染的主要原因，导致水通量下降、水处理成本增加以及金属膜使用寿命降低。课题组通过调控金属膜的孔隙结构、优化膜的工艺参数，引入抗污染材料，如特殊表面涂层，有效阻止了微生物和有机物的附着，增加膜前预处理工艺，深入研究了金属膜及其组合工艺的应用效果和膜污染行为。结合SEM-EDS扫描电镜、表面自由能分析、膜污染模型拟合等手段，系统研究了膜表面的微观结构并建立可靠的膜污染模型。最后针对不同供水类型，分别提出了相应的金属膜膜污染机理及控制策略，为金属膜在饮用水处理中的应用提供了理论依据，为金属膜技术的进一步推广和改进奠定了重要基础。

（3）供水系统中胶原基生物炭复合膜的生物污染行为及机理研究

胶原基生物炭是指通过厌氧热解含胶原蛋白和羟基磷灰石的前驱体而获得的生物炭材料，相比于纤维质生物炭，具有丰富的杂元素掺杂以及优异的表面结构。课题组以小龙虾壳为代表，通过SEM-EDS扫描电镜、XRD、BET等表征手段，明确了小龙虾壳生物炭的原位造孔原理和表面矿物羟基化过程。利用高温生物炭表面羟基化钙的独特性质，制备了多种复合超滤、纳滤膜，并将其应用于供水系统处理中。探究了单体物含量、反应时间、反应温度等件对复合膜的通量、孔径分布、截留性能的影响，为精确调控膜的性能以满足不同供水条件下的需求奠定理论基础。利用共聚焦显微镜、表面自由能分析、膜污染模型拟合等先进手段掲示了供水系统中复合膜表面生物污染行为、机理和动态变化，为实际的水处理厂中进一步精准控制生物污垢、提高水处理效率提供理论依据。