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25
2026
-
06
Water Research:新型抗污膜改写海水淡化预处理瓶颈
作者：
研究背景
海水反渗透（SWRO）是实现水资源可持续利用的关键技术，但其运行受限于膜污染问题，尤其是进水水质波动（如藻华、突发污染）会加剧有机和生物污染。有效的预处理是保障SWRO稳定运行的核心，目前广泛采用颗粒介质过滤，但超滤（UF）膜因其出水水质高、占地小等优势成为更具潜力的替代方案。然而，UF膜在处理高溶解性有机碳（DOC）海水时仍面临严重有机污染，导致通量下降、清洗频繁，限制了其经济性和推广。尽管通过工艺优化可部分缓解污染，但无法根本解决。聚两性离子（PZI）刷因其优异的抗污性能和盐增强水合效应，在膜改性领域备受关注，但其在海水UF预处理中的应用尚未被探索。因此，开发基于PZI刷改性的低污染UF膜，对提升SWRO预处理效率与系统稳健性具有重要意义。
本文摘要
海水在反渗透（SWRO）之前需要进行预处理，以*大程度地减少膜污染，但传统方法会增加能源消耗和化学品用量，并且当进水水质波动时其稳健性较低。超滤（UF）提供了一种有前景的替代方案，可产生更高质量的渗透液，耐受进水水质变化，并降低化学品用量；然而，超滤膜在处理海水时仍然遭受污染问题。将聚两性离子（PZI）刷接枝到多孔膜上在水处理中显示出优异的抗污性能，但其在海水预处理中的应用仍未得到探索。本研究通过原子转移自由基聚合（ATRP）将聚（磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯）（polySBMA）刷接枝到聚醚砜（PES）超滤膜上，并使用添加了来自海藻的溶解性有机碳（DOC）的真实海水（RSW）进行评估。表面分析证实了接枝成功，且刷层厚度随聚合时间（1–12小时）增加。耗散型石英晶体微天平（QCM-D）和原子力显微镜（AFM）显示，刷层在Milli-Q水中发生溶胀，在海水中溶胀更为显著。使用富含DOC的RSW进行的污染测试表明，与未改性膜相比，抗污性能有所提高，且该性能依赖于刷层厚度。接枝6小时的膜（SB6）在95%的水回收率下稳定运行8天，跨膜压力（TMP）仅增加1.42倍，而未改性超滤膜的TMP在24小时内翻倍。QCM-D和污染后膜分析证实了polySBMA刷的抗污效果。预处理后的海水水质满足反渗透（RO）进水标准。经预处理的SEA水进行RO淡化在12小时内保持稳定，表明本研究中接枝膜也能有效减少污染，从而增强SWRO工艺的整体稳健性。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/cbzq7It7RRukLMZ3pqR_uw
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