胡洪营、巫寅虎：臭氧减轻反渗透膜堵塞问题

水处理网讯: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