主要科研工作及创新性成果
1.膜过滤：
针对工业常见广谱污染体系（活性污泥悬浮液、酵母悬浮液、蛋白质溶液、高岭土悬浮液、多糖溶液、腐植酸溶液、胞外聚合物（EPS）溶液、EPS模拟溶液、河水等），工业上常用的聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）等微/超滤多孔膜，在实验室膜组件（死端杯式不搅拌/搅拌过滤器）和工业膜组件（中空纤维和板式过滤器）上进行了恒压（死端/错流）和恒流（死端/错流）工况下膜污染现象的系统研究：从表面宏观现象（操作条件变化对膜的性能（通量、跨膜压差、截留率等的影响）到背后的规律性（污染机理）的研究，使用回归分析、人工神经网络、支持向量集、质量守恒和动量守恒等多种方法建立了定量数学表达式20多个和各类稳态/非稳态的预测数学模型32个。研究结果发表在Desalination, CEJ, JMS, JECE等期刊上。
创新性成果：（1）将传统过滤理论应用到多孔膜（微/超滤膜）过滤过程中，第一次成功地从理论和实验两方面首次揭示并证实了污垢层在膜上的类似倒立复合膜的结构（膜上靠膜部分污垢的致密薄层部分集中了80%的污染阻力，其余部分污染阻力只占20%，且离膜越远滤饼层越疏松），还基于XDLVO（extended Derjaguin-Landau-Verwey -Overbeek）理论成功从理论上对类似倒立复合膜的污染结构在污染过程中的行为进行了合理解释(Z. Zhu, CEJ 302 (2016) 97–110 ).（2）首次提出“稳态膜堵孔面积” 和“污染机理转折点”（复合污染机理到单一机理）的概念（L Hou. JMS,2017,542:186~194),（3）首次系统地成功地揭示了从活性污泥悬浮液、到胞外聚合物（EPS）溶液,再到EPS模拟物（BSA（牛血清蛋白）、SA和HA）的污染规律性（膜的有效过滤面积和滤饼增长速度）的差异，并构建了一系列的恒压/恒流单一机理模型（杯式死端、板式错流和中空纤维过滤器）、恒压/恒流复合机理模型（杯式死端、板式错流过滤器和中空纤维过滤器）。这些成果为工业膜生物反应器（MBR）的高效节能运行提供了坚实的理论基础。（4）编著的《膜分离技术基础》已成为许多高校的本科生和研究生学习膜知识的理想教材，同时还被许多科研机构和企业的广大科研人员用作学习膜知识的首选参考书。本书被80多个图书馆收藏，期刊文章和书籍引用1644次(第1版在中国引文数据库(CNKI)中他引988次；第2版在CNKI中他引131次；在“读秀”中他引102次)，2008年被评为北京高等教育精品教材。基于本书的研究生课程《膜科学技术》获批2016年全国工程硕士专业学位研究生教育在线课程项目和2021年北京工业大学环生学部思政课程项目。此外，本教材正在走向国际，已在ELSEVIER和蒙古国出版并作为高校教材使用。
2. 膜清洗：
针对膜生物反应器（MBR）的进料（活性污泥悬浮液、胞外聚合物（EPS）溶液和EPS模拟溶液（腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)溶液))，使用工业上常用的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)等多孔(微滤和超滤)膜在恒压（死端与错流）和恒流（死端/错流）工况，系统开展了污染膜的水洗、反洗、超声波清洗和化学清洗研究工作：研究内容从宏观表面现象（清洗操作条件对膜的清洗行为（通量恢复率、能量消耗等）的影响）的探索深入到了规律性（清洗机理）的确定，利用回归分析、质量守恒和动量守恒等方法建立了10多个定量的数学表达式和18个各类单一/复合机理清洗预测模型。研究结果发表在Desalination, JMS, JECE等期刊上。
创新性成果：（1）首次系统地研究了活性污泥悬浮液、胞外聚合物（EPS）溶液和EPS模拟物在水洗、反洗和化学清洗中的清洗行为的变化规律性, 基于质量守恒和动量守恒等方法建立了模型，（2）首次提出复合机理膜清洗过程中“膜清洗机理的转变点”和“稳态清洗有效面积”的新理念，（3）首次用清洗效率图揭示了不清洗、水洗、反洗和耦合清洗时的差异。同时从清洗效率和去除污垢所需能耗的角度确定了水洗的优化方案。
基于膜污染及膜清洗的成果，共构建了经验模型52个（纯经验模型7个，机器学习模型45）及理论数学模型50个，出版有英文专著（Wang Zhan, Modelling of the Microfiltration Process, 2023, Springer.）和英文教材（Wang Zhan, Fundamentals of membrane separation technology, 2024, Elsevier & CIP）各一部。
3. 膜制备：
1) 传统L-S 制膜法耦合化学反应制膜
首次通过大量的实验证明，在传统的L-S相转化制膜过程中引入化学反应来产生CO2气泡可有效控制膜过程中的凝胶速率并可消除膜上的缺陷并获得均匀的孔径分布。探索了不同铸膜液（PVDF、PES、PAN、PSF、CA和PVDF/PMMA/CA）使用不同的有机酸（冰乙酸、富马酸和柠檬酸与凝固浴中不同的盐（碳酸盐和碳酸氢盐）之间产生的CO2气泡在不同材料凝固浴中的作用和改善膜的孔径分布的效果。研究结果表明：在使用/不使用纳米颗粒两种情况下，制备的膜表面上的（针孔）在有化学反应产生CO2气泡情况下都消失了。CO2气泡可促进凝胶速率的均匀化，消除膜缺陷，形成孔径分布更均匀的膜。制得膜的性能（孔隙率、接触角和纯水通量）均有提高。研究成果在Desalination 期刊上发表系列文章。
2) 松型纳滤膜制备
分别使用没食子酸、焦性没食子酸、ε-聚赖氨酸、儿茶酸、肌醇六磷酸酯、维生素 E 琥珀酸酯（VES））和ZIF-8（金属有机骨架（MOF））等材料，借用静电吸附、接枝、螯合、自组装、界面反应等方法制备了一系列性能高于市场商业膜的低去盐（NaCl的截留率在3%-17%），高染料物质截留率（模拟染料物质的截留率都在90%以上）的疏松纳滤膜。研究成果在JMS，ACS SCE, CEJ等期刊上发表。
著作及教材
1. Wang Zhan, Fundamentals of membrane separation technology, 2024, ELSEVIER & CIP.
2. Wang Zhan, Modelling of the Microfiltration Process, 2023, Springer.
3. 王湛，《膜分离技术基础》，化学工业出版社，2000年（第1版），2006年（第2版），2019年（第3版）。2008年被评为北京市精品教材。基于本书开设的研究生课程《膜科学技术》在2016年获批全国工程硕士专业学位研究生教育在线课程项目。本书出版后还被261多本各类专业书籍引用，期刊论文转引超3000次，被900+图书馆收藏，50+高校和100+科研机构/企业将其作为学生/科研人员学习膜技术的参考书，培养了数以万计的膜科技工作者，在膜技术的教研和推广方面发挥重要作用。
4. Ван Жан，《МЕМБРАНЫ ТЕХНОЛОГИЙН YНДЭС》，УЛААНБААТАР，2021
5. 王湛，孟洪，孙志成.《化工原理1000习题详解》，化学工业出版社, 2025年
6. 王湛，宋芃，陈强.《膜技术及其应用》化学工业出版社, 2022年
7. 王湛，刘影，杨彤，周洁，梅建国.《化学生物分析技术》，北京工业大学出版社，2023年
8. 王湛,柯瑞华,王怀宇,李玲琪.《污水处理工艺技术》，北京工业大学出版社，2022年
9. 王湛,杨明,尹学功,李树平.《泵管阀》，北京工业大学出版社，2022年
10. 魏海翔,王湛,谢魏,叶磊.《自动化控制技术》，北京工业大学出版社，2023年
11. 王湛,张国俊,武文娟,秦振平,付昕,周翀.《化工原理800例》，国防工业出版社，2005(第1版)，2007年(第2版)。
12. 张阳,王湛,纪树兰.《富氧膜及其工业应用》，化学工业出版社, 2005年。
13. 汪锰,王湛,李政雄.《膜材料及其制备》，化学工业出版社, 2004年。
14. 王湛,纪树兰.《化工原理》，中国城市出版社，1998年。
代表作文章
1. Zhao, S. Wang, Z*. A loose nano-filtration membrane prepared by coating HPAN UF membrane with modified PEI for dye reuse and desalination. JMS, 524（2017）：214–224（引用248次）（ESI高被引）.
2. Yang, L. Wang, Z*, Zhang, J. Zeolite imidazolate framework hybrid nanofiltration (NF) membranes with enhanced permselectivity for dye removal. JMS, 532(2017): 76–86（引用202次）
3. Li, P., Wang, Z*, Yang, L., Song, P.Khan, B. .A novel loose-NF membrane based on the phosphorylation and cross-linking of polyethyleneimine layer on porous PAN UF membranes
JMS, 555(2018):56–68（引用146次）
4. Liu, S. Wang, Z*, Song, P. Free Radical Graft Copolymerization Strategy to Prepare Catechin-Modified Chitosan Loose Nanofiltration (NF) Membrane for Dye Desalination
ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2018, 6(3):4253–4263（引用120次）
5. Yang, L., Wang, Z*, Zhang, Highly permeable zeolite imidazolate framework composite membranes fabricated via a chelation-assisted interfacial reaction. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5(29):15342–15355（引用115次）
6. Zhao, S., Zhu, H., Wang, Z*, Ban, M. Song, X. A loose hybrid nanofiltration membrane fabricated via chelating-assisted in-situ growth of Co/Ni LDHs for dye wastewater treatment
CEJ, 353(2018):460–471（引用97次）
7. Liu, S., Wang, Z*. Ban, M. Song, X. Khan, B. Chelation–assisted in situ self-assembly route to prepare the loose PAN–based nanocomposite membrane for dye desalination.JMS, 566 (2018):168–180（引用89次）
8. Hou, L., Wang, Z*, Song, P. A precise combined complete blocking and cake filtration model for describing the flux variation in membrane filtration process with BSA solution. JMS, 542(2017):186–194（引用68次）
9. Zhang, J., Yang, L., Wang, Z*, .Song, P. Ban, M. A highly permeable loose nanofiltration membrane prepared via layer assembled in-situ mineralization. JMS, 587(2019):117-159（引用66次）
10. Zhao, S., Zhu, H., Wang, Z*, H., Song, P. Rao, D. Free-standing graphene oxide membrane with tunable channels for efficient water pollution control. Journal of Hazardous Materials, 366(2019):659–668（引用51次）
10. Wang, Z*., Chu, J., Song, Y.,Li, Z. Yao, J. Influence of operating conditions on the efficiency of domestic wastewater treatment in membrane bioreactors. Desalination, 245(1-3)(2009): 73–81（引用43次）
11. Liu, L., Wang, Z*, Zhao, Z., .Li, F. Yang, L. PVDF/PAN/SiO2 polymer electrolyte membrane prepared by combination of phase inversion and chemical reaction method for lithium ion batteries. Journal of Solid State Electrochemistry, 20(3) (2016):699–712（引用41次）
12. Wang, Z*, Chu, J., Zhang, X. Study of a cake model during stirred dead-end microfiltration
Desalination, 217(1-3) (2007): 127–138（引用38次）
13. Wang, X., Wang, Z*, Zhou, Y. Yang, L. Wang, X. Study of the contribution of the main pollutants in the oilfield polymer-flooding wastewater to the critical flux. Desalination, 273(2-3) (2011): 375–385（引用35次）
14. Zhao, S., Song, P., Wang, Z*, Zhu, H. The PEGylation of plant polyphenols/polypeptide-mediated loose nanofiltration membrane for textile wastewater treatment and antibacterial application. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 82(2018): 42–55（引用33次）
15. Yao, W., Wang, Z*, Song, P. The cake layer formation in the early stage of filtration in MBR: Mechanism and model, JMS, 559(2018):75–86（引用32次）
16. Yang, L., Liu, L., Wang, Z*. Preparation of PVDF/GO-SiO2 hybrid microfiltration membrane towards enhanced perm-selectivity and anti-fouling property. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 78(2017):500–509（引用30次）
17. Zhou, Y., Wang, Z*, Zhang, Q..Zhang, J. Yang, W. Equilibrium and thermodynamic studies on adsorption of BSA using PVDF microfiltration membrane. Desalination, 307(2012):61–67（引用30次）
18. Hu, G, Liu, X., Wang, Z*,, Du, X.Wang, X. Comparison of fouling behaviors between activated sludge suspension in MBR and EPS model solutions: A new combined model
Journal of Membrane Science, 621(2021):119020（引用25次）
19.Zhongya Z., Wang, Z*, Hao Wang, Yadong Kong, Kui Gao, Yanling Li. Cake properties
as a function of time and location in microfiltration of activated sludge suspension from membrane bioreactors (MBRs) [J]，Chemical Engineering Journal 302 (2016) 97–110（引用19次）
20. 王熹; 王湛; 杨文涛; 席雪洁; 史龙月; 董文月; 张倩; 周跃男. 中国水资源现状及其未来发展方向展望. 环境工程, 2014(07)（引用773次）.
