基于XDLVO理论分析物理化学相互作用对纳滤膜有机污染影响

基于XDLVO理论定量解析了2种商用纳滤膜(NF90和NF270)与2种典型有机物腐殖酸(HA)和海藻酸钠(SA)之间的界面相互作用能,考察了溶液条件及系统操作压力对膜污染的影响。结果表明,纳滤膜污染程度与物理化学作用密切相关。pH减小使污染物之间或者污染物与膜之间黏附自由能负值明显增大,膜污染程度增加,膜通量衰减明显。离子强度增加特别是Ca~(2+)的添加会导致同样结果。SA比HA表现出对纳滤膜更强的膜污染。过滤液预处理可以降低膜污染,而增加跨膜压差可以增加膜污染并导致膜通量的快速衰减。XDLVO理论对膜污染预测的相关结果与实验结果相对一致,表明XDLVO理论在预测及控制膜污染方面具有很大的潜力。     

基于分形学的膜面滤饼特性研究进展

膜污染问题限制了膜分离技术在实际工程中的广泛应用。从分形解析的角度深入探讨混凝-膜过滤过程中滤饼层的微观结构对控制膜污染情况至关重要。总结和回顾了运用分形理论表征滤饼层重要性质参数孔隙率、比阻、渗透率研究的前沿动态,对絮体特性和滤饼层特性两者内在关系进行分析评述,以期为混凝-膜过滤工艺优化提供参考。     

局部曝气对U型中空纤维膜生物反应器膜污染的控制

针对膜应用过程中膜污染控制问题,从强化曝气方式和优化曝气膜组件两个方面,讨论气液两相流对U型中空纤维膜污染的控制。两相流在膜丝表面形成弹状流从而提高膜表面剪切力,并通过改变曝气强度以及曝气方式达到有效的膜污染控制。详细地阐述了气液两相流在强化膜分离以及减缓膜污染过程中的机理。     

气液两相流在膜技术中的应用

针对膜技术应用中的污染问题,从强化膜分离以及膜清洗两个方面,讨论气液两相流对膜污染的控制作用.两相流在膜组件内一般形成弹状流提高膜面剪切力,或通过增加反冲效果以有效控制膜污染.较系统地阐述了气液两相流在强化膜分离及膜清洗过程中的机理,以及在管式、平板式、中空纤维和卷式膜组件中的具体应用.总结了影响气液两相流效果的主要因素,以及在应用中的优势与不足.并对两相流在大分子物质分级中的应用,以及未来向高效、低能耗、优化膜组件结构等方向的发展做出展望.     

膜分离技术在油气田水处理中的应用

随着油气田水处理环境保护的重要性不断提升,膜分离技术作为一种高效能、低能耗的水处理技术应运而生。探讨了膜分离技术在油气田水处理中的优点、适用材料、关键制备技术,以及优化与控制方法,为油气田水处理提供技术支撑与借鉴。本文对膜分离技术在油气田水处理过程中,如何优化膜分离工艺,如何控制膜污染等问题进行研究。提出了油气田水处理中膜分离技术的应用要点,包括选择合适的膜材料和制备工艺、优化膜分离工艺和控制膜污染等方面。结果显示,膜分离技术在油气田水处理中具有广阔的应用前景和实用价值。     

曝气方式对陶瓷膜分离过程的影响

在膜分离中引入曝气可有效减轻浓差极化和膜污染,提高膜过程分离效率.文中采用实验对比验证和气液二相流理论计算的方法,研究了曝气方式对膜分离过程的影响.实验结果表明:采用导流板仅在膜通道曝气过程的曝气量为250 L/h时,可维持平均压力增长率为40 Pa/min,能有效控制膜污染;继续增大曝气量,曝气方式对膜污染控制效果的...     

反渗透膜污染及防控研究进展

随着淡水资源的短缺问题日益严重，反渗透膜分离技术在水处理中的应用越来越广泛。然而，反渗透系统运行过程中遇到的最大问题就是膜污染，膜污染会降低膜的效能，缩短膜的使用寿命，增加系统的运行费用。因此，加强对反渗透膜污染和清除方法的认知，为后续的设计及运维提供借鉴。     

膜生物反应器的研究

膜生物反应器(MBR)是一种膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。本文对膜生物反应器的原理、优点及存在的问题,研究现状及研究方向进行了综述,并建议研究方向重点为膜的开发,膜污染的控制,膜生物反应器的微生物群落及其生物动力学特性等。     

反渗透/纳滤膜剖检分析与膜污染诊断研究进展

反渗透（RO）/纳滤（NF）膜元件在长期运行过程中会不可避免地发生膜污染,当产水水质无法满足应用指标时,就需要对膜元件进行更换。膜剖检分析是研究和确定膜污染最直观有效的方法,通过膜剖检分析及膜污染诊断可以为膜元件的日常维护、膜系统运行优化和膜性能修复提供有效依据。但是,目前对于膜剖检分析的实践及膜污染诊断研究还不系统、不全面。本文针对RO/NF膜剖检分析及膜污染诊断相关研究,介绍了膜元件剖检分析流程和各类膜污染分析方法,分析了实际应用中存在的问题,并根据膜剖检分析的意义和价值,重点综述了膜污染成分诊断、膜污染分布情况诊断、不同应用场景膜污染情况对比和不同膜材料的污染情况对比研究进展,以期为膜污染机制研究、膜污染预防控制和膜系统运行改善提供参考。     

膜生物反应器在污水处理中膜污染及其防治

膜生物反应器在污水处理中的应用范围和规模虽然不断增加,然而,膜污染严重阻碍了膜生物反应器技术的推广应用。作者从膜的性质、料液性质以及膜分离的操作条件三个方面分析了膜污染的成因和膜污染过程,系统论述了膜污染在国内外的研究进展;另外还从改善膜本身的抗污染能力,变化混合液的特性,优化膜分离的操作条件和膜清洗四个方面介绍了膜污染的防治方法。     

絮体表面形态对膜污染预测的影响

现有对混凝-膜过滤过程中膜污染的预测分析,一般采用XDLVO理论对光滑界面的作用能进行计算,但混凝絮体表面形态会对预测结果产生较大的影响。利用正弦波球体模型对粗糙腐殖酸(HA)絮体表面进行模拟,并通过表面元素积分法(SEI)结合XDLVO理论与复合辛普森规则,对不同粗糙程度的混凝絮体与聚偏氟乙烯(PVDF)膜的界面作用能进行量化模拟;并将结果与传统XDLVO理论模拟的光滑界面作用能进行了比较。实验结果表明,该模型适用于混凝-膜过滤体系中絮体界面作用能的模拟,同时在模拟过程中,由于粗糙度的不同会导致界面作用能在数值上存在1~2个数量级的差异;并且粗糙的絮体较完全光滑的絮体与膜污染趋势的拟合程度更高,即引入絮体表面形态对利用絮体与膜界面间相互作用能表征膜污染趋势的置信度更高。     

XDLVO理论分析混合有机污染物的膜污染

通过XDLVO理论分析了混合有机污染物的膜污染状况,对腐殖酸、海藻酸钠、牛血清蛋白这3种典型的模型污染物及其不同比例的混合物及PVDF膜的界面自由能进行了定量分析,从而判断膜污染性能,并通过过滤实验对预测结果进行了验证。结果表明,混合污染物和单一污染物界面性质完全不同,但根据界面自由能判断膜污染程度与过滤实验相符;溶液pH对混合污染物的溶液性质影响较大,最终影响膜过滤实验的污染程度,当pH较大时,膜污染程度相对较轻;添加不同的金属盐会影响混合污染物的界面性质,进而影响膜污染程度,添加钙离子相对镁离子和钠离子更容易导致膜污染。     

膜生物反应器在环境工程中的应用前景及研究发展方向

膜生物反应器作为膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺,具有良好的发展前景。文章介绍了膜生物反应器的典型工艺及组成,简述了其优点及与其它处理工艺之间的区别,分析了目前限制膜生物反应器应用的几个瓶颈问题,讨论了膜生物反应器在废水处理运行中膜污染的机理与防治措施,指出通过开展污染机理和新型膜材料的研究是解决膜生物反应器大规模应用的关键,并对其发展前景进行了展望。     

Natural organic matter fouling due to foulant–membrane physicochemical interactions

An extended DLVO (XDLVO) force analysis was introduced to predict natural organic matter (NOM) fouling in ultrafiltration (UF) membrane processes. Ultrafiltration membrane fouling experiments were performed using two NOM extracts from real waters and two commercial polymeric UF membranes. The hydrodynamic force by permeation drag and three interfacial forces of XDLVO (van der Waals, electrostatic, acid–base energy) were used for the force analysis. Acid–base interaction forces between NOM and UF membranes were dominant in short range (separation distances < 5 nm) and appear to determine the potential of NOM deposition. Relative extents of flux decline were successfully predicted using the short-range force analyses.     

MBR用于垃圾渗滤液处理的国内研究及应用现状

膜生物反应器是一种将膜分离技术和生化反应器相结合的新型高效污水处理技术,在垃圾渗滤液的处理和应用方面具有重要意义。阐述了MBR工艺在处理垃圾渗滤液方面的国内最新研究进展及存在的问题;分析了膜污染问题及其控制方法;预测MBR工艺在垃圾渗滤液处理方面具有广阔的应用前景。     

膜生物反应器中膜污染控制技术的研究进展

膜污染是膜生物反应器(MBR)运行的必然结果,是MBR大面积推广的严重阻碍,因此研究膜污染控制技术具有重要意义。从膜污染发生前的预防和膜污染发生后的清洗2个方面,论述了常见的各种膜污染控制手段,综述了膜污染控制技术的研究现状与进展。其中膜污染的预防手段主要有膜(膜组件)固有性质的改进、操作条件的优化以及混合液性状的调控3类,而膜污染的清洗手段按是否使用药剂可分为物理清洗和化学清洗2类。综合考察MBR运行中的膜污染状况,采用合理的方法对膜污染进行控制,能够有效延长膜的使用寿命,提高MBR的实用性能。     

Interaction mechanisms associated with organic colloid fouling of ultrafiltration membrane in a drinking water treatment system

The Extended Derjaguin Landau Verwey Overbeek (XDLVO) approach was introduced to predict organic colloid fouling of membranes in an initial ultrafiltration (UF) phase. Two polymeric UF membranes, made of polyvinylchloride (PVC) and polyvinylidene fluoride (PVDF) respectively, were selected to investigate membrane fouling by filtering water samples with different organic colloid compositions. The experiment was performed to determine the fouling contributions of van der Waals (LW) interactions, electrostatic (EL) interactions, as well as double layer and short-range acid–base (AB) interactions, to the total interaction energy caused by organic colloids attaching to UF membrane surfaces. The results showed that LW interaction energy predominated when the distance between the membrane surface and organic colloid was > 5 nm, while AB accounted for a key contribution to total interaction energy over short distances (< 2.5 nm). The influence of EL interaction energy was ignored in the total interaction energy composition. The surface energy, among all characteristics of membrane material, was a dominant factor affecting membrane fouling. The experimental results of initial ultrafiltration of raw water from the actual water source were in accordance with the predictions based on XDLVO theory, indicating that it was a feasible option for predicting membrane fouling during the initial ultrafiltration phase.     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。