MIT最新研究：高壓并非RO脫鹽膜污染的影響因素

　　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。

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　　現(xiàn)在，麻省理工學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。但麻省理工學院的研究表明，事實并非如此，這一發(fā)現(xiàn)開啟了減少RO中污垢的新方法。這項研究由EmilyTow的12、SM14、博士17和麻省理工學院的Johnh.LienhardV教授最近在《膜科學》雜志上發(fā)表，并在2017年的AMTA/AWWA膜技術(shù)會議上發(fā)表，在那里獲得了學生最佳論文獎。

　　許多專家認為，RO系統(tǒng)的高壓壓縮了在細胞膜上生長的微生物層，而這種“壓實”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壓力下不會壓縮，所以“沒有充分的理由說明為什么高壓會加重污染，”Tow說。她把微生物比作潛水員:“海底有很多壓力，但它不會讓你粘在海底。”

　　Tow設(shè)計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FO系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用滲透法在多達40個大氣壓的壓力范圍內(nèi)將水從細胞膜中拉出來。

　　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，但先前的實驗也在不同的壓力下改變了膜背面溶液的濃度。麻省理工學院的研究表明，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，單獨的壓力不會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工廠非能源運營費用的主要部分，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影響水的成本，還會影響脫鹽植物的可靠性。他說：“由于藻類開花的關(guān)閉有時會在數(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。

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