防止水处理膜结垢

当您使用膜进行水处理时，垃圾会积聚在膜表面(这一过程称为结垢)，从而降低处理效率。在《膜科学杂志》上发表的一项新研究中，研究人员研究了天然有机物与带正电的离子(例如钙阳离子)之间的相互作用如何污染膜，这些离子通常存在于水中溶解的矿物质和盐中。

该研究的第一作者、德克萨斯大学ALS合作博士后研究员马修·兰德斯曼(MatthewLandsman)表示：“自从几十年前出现用于水净化的膜以来，人们就一直在研究结垢问题，但它仍然是水处理中最大的挑战之一。”奥斯汀水和能源系统材料中心(M-WET)，美国能源部能源前沿研究中心(EFRC)。“我们的研究旨在了解天然有机物影响膜污染的分子水平机制，以便我们能够建立设计规则来制造更好的膜。”

在UT奥斯汀分校对膜进行实验室污染实验后，该团队使用先进光源(ALS)和布鲁克海文国家同步加速器光源II(NSLS-II)的同步加速器表征技术来分析污染膜的表面和本体成分。在ALSBeamline7.3.3中，使用广角X射线散射(WAXS)来查看是否有任何无机污染物(例如碳酸钙)沉淀在膜上。在NSLS-II中，柔和的X射线散射实验确定了污垢层中钙的分布。

在所研究的机制之一中，钙阳离子在有机分子之间形成桥梁并导致它们聚集，形成厚厚的污垢层，限制了可以通过膜的清洁水量。在“协同”污垢实验中，有机和无机污垢的混合物产生的污垢比仅通过总结它们各自的影响所预期的要少，这表明复杂污垢混合物中污染物之间的相互作用不仅会导致更多的污垢，而且还可以还相互竞争以减少总体污染。

“这里有很多有趣的水化学值得研究，”兰兹曼说。“这些结果帮助我们开始形成一种直觉，了解如何处理复杂的水源，这些水源对于当今不断增长的水需求变得越来越重要。”