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胡洪營、巫寅虎:臭氧減輕反滲透膜堵塞問題

來源:環(huán)保節(jié)能網(wǎng)
時(shí)間:2020-02-13 09:03:29
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胡洪營、巫寅虎:臭氧減輕反滲透膜堵塞問題水處理網(wǎng)訊:題目:Ozonation as an efficient pretreatment method to alleviate re

水處理網(wǎng)訊:題目:

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

臭氧氧化作為一種有效的反滲透預(yù)處理方法,可以顯著緩解由腐殖酸和鈣離子絡(luò)合物造成的膜污堵

文章亮點(diǎn)

腐殖酸獨(dú)立存在于RO進(jìn)水時(shí)在45小時(shí)以內(nèi)沒有造成明顯的RO膜污染現(xiàn)象;

滲透壓(NaCl濃度)對于腐殖酸RO膜污堵有輕微的影響;

Ca2+促進(jìn)腐殖酸分子聚集,加重反滲透膜污堵;

臭氧氧化消除了Ca2+對腐殖酸反滲透膜污堵行為的影響;

腐殖酸的結(jié)構(gòu)變化與其膜污堵行為直接相關(guān)。

文章簡介

反滲透技術(shù)常用于海水淡化和自來水凈化,近年來廣泛應(yīng)用于污水再生領(lǐng)域,被認(rèn)為是生產(chǎn)高質(zhì)量回水的一項(xiàng)非常有前景的技術(shù)。在反滲透膜系統(tǒng)中,膜堵塞往往會(huì)造成產(chǎn)水質(zhì)量的降低和系統(tǒng)能耗的上升,十分不利于反滲透膜的穩(wěn)定運(yùn)行及高效運(yùn)行。其中,反滲透進(jìn)水的水質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響其水回收效果和膜污堵行為。

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圖1技術(shù)摘要圖

腐殖酸被認(rèn)為是飲用水中最重要的有機(jī)質(zhì)來源之一。在市政污水中,腐殖酸占到了污水中可溶性有機(jī)物的40%-50%,是一種常見的引起膜堵塞的物質(zhì)。然而,針對腐殖酸及其分子結(jié)構(gòu)在反滲透膜污堵過程中的變化,尚未得到系統(tǒng)的研究。本研究以臭氧氧化為預(yù)處理手段,系統(tǒng)地研究了腐植酸對反滲透膜污堵的影響,探討了臭氧對腐殖酸及其與鈣離子絡(luò)合物結(jié)構(gòu)變化的影響,并揭示了膜污堵作用機(jī)理。研究結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水中只有腐植酸(濃度為10-90 mg/L)時(shí),不會(huì)對反滲透膜堵塞造成影響(45小時(shí)的運(yùn)行周期)。然而,通過電子掃描顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察到,鈣離子(Ca2+)的存在會(huì)顯著加重腐殖酸對反滲透膜的污堵,使得反滲透膜通量明顯降低,污垢層更為致密。但是,經(jīng)過臭氧預(yù)處理后,Ca2+的影響幾乎被消除。進(jìn)一步的分析表明,Ca2+的投加顯著增加了腐殖酸溶液的粒徑,而臭氧氧化降低了腐殖酸和Ca2+絡(luò)合物(HA- Ca2+)的粒徑和分子量。結(jié)果表明,臭氧破壞了腐殖酸與鈣離子的架橋作用,從而消除了其絡(luò)合物對反滲透膜污堵的影響。

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圖2反滲透膜的照片及其SEM照片,a)干凈的膜,b-d)10 mg/L腐殖酸分別與0mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/LCa2+結(jié)合造成膜堵塞后的膜片,e-f) 10 mg/L腐殖酸分別與1 mmol/L、5 mmol/LCa2+結(jié)合經(jīng)臭氧處理后的膜片

編者點(diǎn)評(píng)

反滲透膜可以有效去除水中的鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。由于反滲透膜的膜孔徑非常小,有機(jī)物易造成膜堵塞問題,從而引起過濾水流量降低、能耗增加、甚至損壞膜組件。本研究采用臭氧氧化來處理水體中有機(jī)物,從而減少水體中可能出現(xiàn)的絡(luò)合物、同時(shí)分解大分子物質(zhì)等,為解決有機(jī)物膜堵塞問題提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。本研究為膜濾系統(tǒng)的流暢工作提供技術(shù)支撐,延長膜使用壽命,增加水滲透量,有很好的理論與實(shí)踐意義。


原標(biāo)題:FESE:清華大學(xué)胡洪營教授、巫寅虎副研究員團(tuán)隊(duì) 減輕反滲透膜堵塞問題(腐殖酸和鈣離子絡(luò)合物)有“我”——臭氧來幫忙