题目:Ozonationasanefficientpretreatmentmethodtoalleviatereverseosmosismembranefoulingcausedbycomplexesofhumicacidandcalciumion臭氧氧化作为一种有效的反渗透预处理方法,可以显著缓解由腐殖酸和钙离子络合物造成的膜污堵文章亮点腐殖酸独立存在于RO进水时在45小时以内没有造成明显的RO膜污染

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胡洪营、巫寅虎:臭氧减轻反渗透膜堵塞问题

2020-02-12 17:12 来源: 环境前沿

题目:

Ozonation as an efficient pretreatment method to alleviate reverse osmosis membrane fouling caused by complexes of humic acid and calcium ion

臭氧氧化作为一种有效的反渗透预处理方法,可以显著缓解由腐殖酸和钙离子络合物造成的膜污堵

文章亮点

腐殖酸独立存在于RO进水时在45小时以内没有造成明显的RO膜污染现象;

渗透压(NaCl浓度)对于腐殖酸RO膜污堵有轻微的影响;

Ca2+促进腐殖酸分子聚集,加重反渗透膜污堵;

臭氧氧化消除了Ca2+对腐殖酸反渗透膜污堵行为的影响;

腐殖酸的结构变化与其膜污堵行为直接相关。

文章简介

反渗透技术常用于海水淡化和自来水净化,近年来广泛应用于污水再生领域,被认为是生产高质量回水的一项非常有前景的技术。在反渗透膜系统中,膜堵塞往往会造成产水质量的降低和系统能耗的上升,十分不利于反渗透膜的稳定运行及高效运行。其中,反渗透进水的水质会严重影响其水回收效果和膜污堵行为。

图1技术摘要图

腐殖酸被认为是饮用水中最重要的有机质来源之一。在市政污水中,腐殖酸占到了污水中可溶性有机物的40%-50%,是一种常见的引起膜堵塞的物质。然而,针对腐殖酸及其分子结构在反渗透膜污堵过程中的变化,尚未得到系统的研究。本研究以臭氧氧化为预处理手段,系统地研究了腐植酸对反渗透膜污堵的影响,探讨了臭氧对腐殖酸及其与钙离子络合物结构变化的影响,并揭示了膜污堵作用机理。研究结果表明,当进水中只有腐植酸(浓度为10-90 mg/L)时,不会对反渗透膜堵塞造成影响(45小时的运行周期)。然而,通过电子扫描显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察到,钙离子(Ca2+)的存在会显著加重腐殖酸对反渗透膜的污堵,使得反渗透膜通量明显降低,污垢层更为致密。但是,经过臭氧预处理后,Ca2+的影响几乎被消除。进一步的分析表明,Ca2+的投加显著增加了腐殖酸溶液的粒径,而臭氧氧化降低了腐殖酸和Ca2+络合物(HA- Ca2+)的粒径和分子量。结果表明,臭氧破坏了腐殖酸与钙离子的架桥作用,从而消除了其络合物对反渗透膜污堵的影响。

图2反渗透膜的照片及其SEM照片,a)干净的膜,b-d)10 mg/L腐殖酸分别与0mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/LCa2+结合造成膜堵塞后的膜片,e-f) 10 mg/L腐殖酸分别与1 mmol/L、5 mmol/LCa2+结合经臭氧处理后的膜片

编者点评

反渗透膜可以有效去除水中的盐类、胶体、微生物、有机物等。由于反渗透膜的膜孔径非常小,有机物易造成膜堵塞问题,从而引起过滤水流量降低、能耗增加、甚至损坏膜组件。本研究采用臭氧氧化来处理水体中有机物,从而减少水体中可能出现的络合物、同时分解大分子物质等,为解决有机物膜堵塞问题提供理论与技术指导。本研究为膜滤系统的流畅工作提供技术支撑,延长膜使用寿命,增加水渗透量,有很好的理论与实践意义。


原标题:FESE:清华大学胡洪营教授、巫寅虎副研究员团队 减轻反渗透膜堵塞问题(腐殖酸和钙离子络合物)有“我”——臭氧来帮忙

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