MIT最新研究：高壓并非RO脫鹽膜污染的影響因素

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:如今，大多數(shù)海水淡化工廠都使用一種叫做反滲透(RO)的過程，這種過程迫使水通過大量的薄膜并留下鹽從而使水得到淡化。對這種方法來說，最昂貴的操作挑戰(zhàn)之一就是微生物對這些膜的污染。

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究提出了一種不同的方法來降低污水的污染率，從而提高脫鹽的效率。

業(yè)界的普遍觀點(diǎn)是，與其他系統(tǒng)(如正向滲透)相比，RO所要求的高壓是相對較高的污染率原因。但麻省理工學(xué)院的研究表明，事實(shí)并非如此，這一發(fā)現(xiàn)開啟了減少RO中污垢的新方法。這項(xiàng)研究由EmilyTow的12、SM14、博士17和麻省理工學(xué)院的Johnh.LienhardV教授最近在《膜科學(xué)》雜志上發(fā)表，并在2017年的AMTA/AWWA膜技術(shù)會(huì)議上發(fā)表，在那里獲得了學(xué)生最佳論文獎(jiǎng)。

許多專家認(rèn)為，RO系統(tǒng)的高壓壓縮了在細(xì)胞膜上生長的微生物層，而這種“壓實(shí)”使生長更加難以去除。相比之下，在低壓力的正向滲透(FO)系統(tǒng)中，這一系統(tǒng)效率較低，但具有更強(qiáng)的抗污性，據(jù)稱更寬松的席子更容易清理。

然而，這些微生物墊通常是充滿水的，在RO壓力下不會(huì)壓縮，所以“沒有充分的理由說明為什么高壓會(huì)加重污染，”Tow說。她把微生物比作潛水員:“海底有很多壓力，但它不會(huì)讓你粘在海底。”

Tow設(shè)計(jì)了一種新的方法來隔離來自FO和RO之間其他差異的壓力的影響。她的方法包括操作一個(gè)FO系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用滲透法在多達(dá)40個(gè)大氣壓的壓力范圍內(nèi)將水從細(xì)胞膜中拉出來。

她說:“我們測量了污染率和清潔結(jié)果，甚至記錄了在不同的壓力下膜被清潔的視頻，我們發(fā)現(xiàn)壓力沒有影響。”許多高度引用的論文聲稱壓力是問題，但先前的實(shí)驗(yàn)也在不同的壓力下改變了膜背面溶液的濃度。麻省理工學(xué)院的研究表明，在不改變其他任何東西的情況下，通過提高FO系統(tǒng)的兩邊的壓力，單獨(dú)的壓力不會(huì)加劇污垢或阻礙清潔。

現(xiàn)在高壓——這對RO的工作至關(guān)重要——顯示不影響污垢，研究人員應(yīng)該尋找其他的原因，像FO這樣的過程更具有抗污性，看看它們是否可以應(yīng)用于RO，Tow說。

“正向滲透膜更容易清潔的觀察是相當(dāng)穩(wěn)健的,”Lienhard教授說。“但是新的研究表明，F(xiàn)O的污染抵抗并不是其壓力低下的內(nèi)在因素，而是與其他可能轉(zhuǎn)移給RO的其他因素有關(guān)。”

他說:“希望通過進(jìn)一步的研究，可以使RO膜更容易清洗。”目前，減輕膜污染是RO工廠非能源運(yùn)營費(fèi)用的主要部分，約占脫鹽水成本的四分之一。任何污染阻力的改善都可能顯著影響水的成本。

可能的是，污垢如何影響RO和FO膜的差異與膜的支撐層有關(guān)，膜的支撐層是薄的鹽過濾層的背襯。在FO中，支撐層與其濃縮溶液之間的相互作用影響了通過膜的水流動(dòng)模式，這決定了污垢在膜表面上積累的方式，Tow說。未來的RO膜可以設(shè)計(jì)成使得污垢以類似于FO的模式發(fā)生，或者甚至是針對容易清潔而優(yōu)化的新圖案。

Lienhard指出，提高清潔舊膜的能力不僅會(huì)影響水的成本，還會(huì)影響脫鹽植物的可靠性。他說：“由于藻類開花的關(guān)閉有時(shí)會(huì)在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)破壞水的供應(yīng)。”理解污染的基本原理，包括壓力的影響，可以制定更有針對性的污染減排方法。

這項(xiàng)工作得到了馬丁可持續(xù)發(fā)展獎(jiǎng)學(xué)金，國家科學(xué)基金會(huì)，麻省理工學(xué)院和法赫德國王石油和礦物大學(xué)清潔能源和清潔能源中心的支持。

原標(biāo)題:MIT最新研究：高壓并非RO脫鹽膜污染的影響因素