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Polyelectrolyte-Based Sacrificial Protective Layer for Fouling Control in Reverse Osmosis Desalination
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2018-08-21 , DOI: 10.1021/acs.estlett.8b00400 Moon Son 1 , Wulin Yang 1 , Szilard S. Bucs 2 , Maria F. Nava-Ocampo 2 , Johannes S. Vrouwenvelder 2 , Bruce E. Logan 1
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2018-08-21 , DOI: 10.1021/acs.estlett.8b00400 Moon Son 1 , Wulin Yang 1 , Szilard S. Bucs 2 , Maria F. Nava-Ocampo 2 , Johannes S. Vrouwenvelder 2 , Bruce E. Logan 1
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Reverse osmosis (RO) membranes inevitably foul because of the accumulation of material on the membrane surface. Instead of trying to reduce membrane fouling by chemically modifying the membrane, we took a different approach based on adding a sacrificial coating of two polyelectrolytes to the membrane. After membrane fouling, this coating was removed by flushing with a highly saline brine solution, and a new coating was regenerated in situ to provide a fresh protective layer (PL) on the membrane surface. The utility of this approach was demonstrated by conducting four consecutive dead-end filtration experiments using a model foulant (alginate, 200 ppm) in a synthetic brackish water (2000 ppm of NaCl). Brine removal and regeneration of the PL coating restored the water flux to an average of 97 ± 3% of its initial flux, compared to only 83 ± 3% for the pristine membrane. The average water flux for the PL-coated membranes was 15.5 ± 0.6 L m–2 h–1 until the flux was decreased by 10% versus its initial flux, compared to 13.4 ± 0.5 L m–2 h–1 for the nontreated control. The use of a sacrificial PL coating could therefore provide a more sustainable approach for addressing RO membrane fouling.
中文翻译：
基于聚电解质的牺牲保护层，用于反渗透淡化中的结垢控制
由于材料在膜表面堆积，反渗透（RO）膜不可避免地会结垢。与其尝试通过化学修饰膜来减少膜结垢，我们采用了一种不同的方法，即在膜上添加两种聚电解质的牺牲涂层。膜结垢后，通过用高盐水溶液冲洗除去该涂层，并在原位再生新涂层在膜表面上提供新鲜的保护层（PL）。通过在合成咸水（2000 ppm NaCl）中使用模型污垢剂（藻酸盐，200 ppm）进行四个连续的死端过滤实验，证明了该方法的实用性。去除卤水和PL涂层的再生可使水通量恢复到其初始通量的平均97±3％，而原始膜仅为83±3％。涂有PL的膜的平均水通量为15.5±0.6 L m –2 h –1，直到通量相对于其初始通量减少了10％为止，而13.4±0.5 L m –2 h –1对于未经处理的对照。因此，牺牲性PL涂层的使用可以为解决反渗透膜结垢问题提供更可持续的方法。
更新日期：2018-08-21
中文翻译：
基于聚电解质的牺牲保护层，用于反渗透淡化中的结垢控制
由于材料在膜表面堆积，反渗透（RO）膜不可避免地会结垢。与其尝试通过化学修饰膜来减少膜结垢，我们采用了一种不同的方法，即在膜上添加两种聚电解质的牺牲涂层。膜结垢后，通过用高盐水溶液冲洗除去该涂层，并在原位再生新涂层在膜表面上提供新鲜的保护层（PL）。通过在合成咸水（2000 ppm NaCl）中使用模型污垢剂（藻酸盐，200 ppm）进行四个连续的死端过滤实验，证明了该方法的实用性。去除卤水和PL涂层的再生可使水通量恢复到其初始通量的平均97±3％，而原始膜仅为83±3％。涂有PL的膜的平均水通量为15.5±0.6 L m –2 h –1，直到通量相对于其初始通量减少了10％为止，而13.4±0.5 L m –2 h –1对于未经处理的对照。因此，牺牲性PL涂层的使用可以为解决反渗透膜结垢问题提供更可持续的方法。
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