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MIT最新研究:高压并非RO脱盐膜污染的影响因素

本文来源于网络整理 2017-10-27 10:47

  如今,大多数海水淡化工厂都使用一种叫做反渗透(RO)的过程,这种过程迫使水通过大量的薄膜并留下盐从而使水得到淡化。对这种方法来说,最昂贵的操作挑战之一就是微生物对这些膜的污染。

  现在,麻省理工学院的研究提出了一种不同的方法来降低污水的污染率,从而提高脱盐的效率。

  业界的普遍观点是,与其他系统(如正向渗透)相比,RO所要求的高压是相对较高的污染率原因。但麻省理工学院的研究表明,事实并非如此,这一发现开启了减少RO中污垢的新方法。这项研究由Emily Tow的12、SM 14、博士17和麻省理工学院的John h . Lienhard V教授最近在《膜科学》杂志上发表,并在2017年的AMTA / AWWA膜技术会议上发表,在那里获得了学生最佳论文奖。

  许多专家认为,RO系统的高压压缩了在细胞膜上生长的微生物层,而这种“压实”使生长更加难以去除。相比之下,在低压力的正向渗透(FO)系统中,这一系统效率较低,但具有更强的抗污性,据称更宽松的席子更容易清理。

  然而,这些微生物垫通常是充满水的,在RO压力下不会压缩,所以“没有充分的理由说明为什么高压会加重污染,”Tow说。她把微生物比作潜水员:“海底有很多压力,但它不会让你粘在海底。”

  Tow设计了一种新的方法来隔离来自FO和RO之间其他差异的压力的影响。她的方法包括操作一个FO系统,该系统利用渗透法在多达40个大气压的压力范围内将水从细胞膜中拉出来。

  她说:“我们测量了污染率和清洁结果,甚至记录了在不同的压力下膜被清洁的视频,我们发现压力没有影响。”许多高度引用的论文声称压力是问题,但先前的实验也在不同的压力下改变了膜背面溶液的浓度。麻省理工学院的研究表明,在不改变其他任何东西的情况下,通过提高FO系统的两边的压力,单独的压力不会加剧污垢或阻碍清洁。

  现在高压——这对RO的工作至关重要——显示不影响污垢,研究人员应该寻找其他的原因,像FO这样的过程更具有抗污性,看看它们是否可以应用于RO,Tow说。

  “正向渗透膜更容易清洁的观察是相当稳健的,”Lienhard教授说。“但是新的研究表明,FO的污染抵抗并不是其压力低下的内在因素,而是与其他可能转移给RO的其他因素有关。”

  他说:“希望通过进一步的研究,可以使RO膜更容易清洗。”目前,减轻膜污染是RO工厂非能源运营费用的主要部分,约占脱盐水成本的四分之一。任何污染阻力的改善都可能显着影响水的成本。

  可能的是,污垢如何影响RO和FO膜的差异与膜的支撑层有关,膜的支撑层是薄的盐过滤层的背衬。在FO中,支撑层与其浓缩溶液之间的相互作用影响了通过膜的水流动模式,这决定了污垢在膜表面上积累的方式,Tow说。未来的RO膜可以设计成使得污垢以类似于FO的模式发生,或者甚至是针对容易清洁而优化的新图案。

  Lienhard指出,提高清洁旧膜的能力不仅会影响水的成本,还会影响脱盐植物的可靠性。他说:“由于藻类开花的关闭有时会在数天或数周内破坏水的供应。”理解污染的基本原理,包括压力的影响,可以制定更有针对性的污染减排方法。

  这项工作得到了马丁可持续发展奖学金,国家科学基金会,麻省理工学院和法赫德国王石油和矿物大学清洁能源和清洁能源中心的支持。


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