反钙剂在RO膜结垢控制中的应用外文翻译资料

 2022-08-08 15:20:04

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关键词：

反钙剂

膜结垢控制反渗透

阻垢机制在RO中的应用反钙剂的前景

反渗透(RO)在淡水生产中起着重要的作用。矿物结垢是RO脱盐过程中不可避免的问题。为了减轻RO系统中的结垢，开发了各种方法，包括给水的预处理、操作工艺的优化、新型膜材料的开发和反钙剂的添加。在这些方法中，添加防垢剂是一种相对经济、方便的膜结垢控制技术。综述了各种抗垢剂、阻垢机理及其在RO膜结垢控制中的应用。还介绍了现有的防垢剂的弱点和由于其实际应用而产生的挑战，如防垢剂引起的膜污染、细菌生长的增加、剂量控制以及由此产生的浓缩物的处置。为了有效地减轻反钙剂在RO膜上的结垢，迫切需要在深入研究抑制机制和建立良好的构效关系的基础上开发新的、高性能和环境友好的反钙剂。在实际的RO操作中，反标剂的优化及其与其他预处理的组合对于有效的缩放控制是必不可少的。

copy;2020年Elsevier有限公司保留所有权利。

内容

  1. 导言 2
  2. 阻垢机制 4
    1. 规模形成和生长动力学 4
      1. 形成规模 4
      2. 尺度生长动力学 4
    2. 正常的抑制机制 6
      1. 金属离子基垢 6
      2. 硅基量表 7
  3. 解囊剂 7
    1. 磷解标剂 7
    2. 合成高分子防垢剂 9
    3. 环境友好型防滑剂 10
  4. 抑制性能的评价 11
    1. 操作方法 11
    2. 影响因素 11

4.2.1. 剂量 11

4.2.2. pH 12

4.2.3. 温度 12

4.2.4. 共同存在的物质 13

*国家自然科学基金资助。(51778279和51978325)。

*相应的作者。

电子邮件地址：杨虎@nju.edu.cn（杨先生）。

https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.1159850043-1354/copy;2020Elsevier有限公司保留所有权利。

2

缩写

AA

丙烯酸

MW

分子量

AN-AA

丙烯腈-丙烯酸

NF

纳米过滤

AOP

高级氧化工艺

OM

有机物

ATMP

氨基三甲基磷酸

PA

聚丙烯酸酯

BSA

牛血清糖蛋白

PAA

聚丙烯酸

CATIN

合成阳离子菊粉

PALAM

盐酸聚烯丙胺

CMC

羧甲基纤维素

PAMALAM

聚（丙烯酰胺-共二甲基铵氯化物）

CMI

羧甲基菊粉

PAMAM

聚氨基酰胺

CMS

羧甲基淀粉

PASP

聚天冬氨酸

DS

取代度

PBTCA

2-邻丁烷-1，2，4-三羧酸

EDTA

乙二胺四乙酸

PEI

聚乙烯亚胺

EPS

胞外高分子生物

PESA

聚环氧琥珀酸

GFH

颗粒氢氧化铁

RO

反渗透

HA

腐殖酸

SA

海藻酸钠

LSI

郎李耳饱和指数

SHMP

六聚偏磷酸钠

MA

马来酸

St-g-PAA

淀粉-接枝-聚丙烯酸

MF

微过滤

s-EPS

可溶性胞外高分子物质

  1. 防垢剂在RO脱盐系统中的应用 13
    1. 磷解标剂 13
    2. 合成高分子防垢剂 15
    3. 环境友好型防滑剂 15
  2. 存在的问题和观点 16
    1. 存在的问题 16
      1. 增强生物污染 16
      2. 失去控制 16
      3. 集中处置 16

6.2. 观点 16

      1. 优化反钙剂在RO工艺中的应用 16
      2. 防垢剂的环境友好性 17
      3. 高性能防垢剂的制备 17

7. 结论 17

相互竞争的利益声明 17

参考资料 17

  1. 导言

反渗透(RO)，如图所示。1.是最广泛使用的膜基脱盐工艺之一，以缓解因其低能耗和高效率而造成的水资源短缺(Fritzmann等人，2007年)。然而，膜污染对RO脱盐工艺的应用构成了障碍。膜污染可分为四种类型：微粒污垢、有机污垢、无机污垢和生物

污垢(Andrews等人，2008年；Fritzmann等人，2007年；Goh等人，2018年；郭等人，2012年；蒋等人，2017年；Malaeb和Ayoub，2011年；Matin等人，2019年)。无机污垢，通常指矿物结垢，是一个具有挑战性的问题，因为饲料水的总溶解固体量高，几乎完全的盐排斥。当盐浓度增加并超过少量可溶性盐的溶解度时，从而易发生块状

图1.常规RO脱盐工艺。

3

(Goh 等人, 2018; Kang and Cao, 2012; Tong 等人, 2019; Zhang 等人, 2016b)

(Anis 等人, 2019; Badruzzaman 等人, 2019;

Henthorne and Boysen, 2015; Jamaly 等人, 2014;

Tong 等人, 2019)

(Darton, 2000; Fritzmann 等人, 2007; Greenlee

等人, 2009a; Tong 等人, 2019)

(Antony 等人, 2011; Goh 等人, 2018; Greenlee

等人, 2009a; Henthorne and Boysen, 2015;

Shenvi 等人, 2015; Tong 等人, 2019)

和表面结晶，导致膜堵塞和膜性能恶化。常见的矿物结垢包括金属离子基的鳞片，这些鳞片大多是碱土金属基的鳞片，硅基鳞片(Matin等人，2019年；Oh等人，2009年；Tong等人，2019年)。为了减轻膜结垢的风险，根据RO操作系统的特点，开发了许多方法，包括给水预处理、操作工艺的优化、新型膜材料的开发和抗钙剂的添加(图。1)和不同的饲料水(Anis等人，2019年；Antony等人，2011年；Badruzzaman等人，2019年；Goh等人，2018年；Greenlee等人，2009年a；Henthorne和Boysen，2015年；Jamaly等人，2014年；Kang和Cao，2012年；Tong等人，2019年)。表1总结了这些减轻膜结垢的方法的细节，包括它们的优缺点。

参考资料

如表1所示，预处理过程通常包括软化、PH调整和使用较大孔径膜，是减少规模形成所必需的(Anis等人，2019年；Badruzzaman等人，2019年；Darton，2000年；Greenlee等人，2009年a；Henthorne和Boysen，2015年；Jamaly等人，2014年；KelleZeaher等人，2003年；Tong等人，2019年)。石灰软化和离子交换软化可以去除成垢物质，如Ca2 和Mg2 并在随后的膜程序中降低缩放电位(Anis等人，2019年；Jamaly等人，2014年；Tong等人，2019年)。调整给水的pH对于减少某些类型的微溶盐的形成是有效的，因为碳酸盐矿物和二氧化硅鳞片的溶解度与pH显著相关(Bush等人，2018年；Milne等人，2014年；Tong等人，2019年)。在RO单元之前使用较大孔径的膜预处理，包括微滤(MF)、超滤和纳滤(NF)，也是一种有效的方法，通过分离污染物，如胶体、某些有机物(OMS)、多价离子和部分单价离子来减轻规模的形成(Anis等人，2019年；Badruzzaman等人，2019年；Jamaly等人，2014年；Tong等人，2019年)。这些预处理方法在RO装置的稳定运行中起着重要作用，但这些方法引起的后续问题，如石灰软化产生的废物、由于额外设备而增加的成本以及低pH下的严重腐蚀，不能忽视(Al-Rammah，2000年；Anis等人，2019年；Gill，1999年；Hasson等人，1998年；Shahid等人，2018年)。RO系统的总体设计对其稳定运行起着至关重要的作用。应考虑许多方面，包括给水特性(例如，pH、温度、组成)、操作参数的选择和优化（例如施加压力、水动力条件）、目标回收和膜清洗(Goh等人，2018年；Greenlee等人，2009年a；Henthorne和Boysen，2015年；Liu等人，2019年；Matin等人，2019年；Qasim等人，2019年；Tong等人，2019年)。新型防污膜的设计和制备一直是热门问题，因为膜污染与膜表面性能密切相关(Go

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