膜污染发生在不溶性污染物物质沉积在膜表面或膜孔内,这可能导致恶化。本文探讨了如何利用AFM分析膜污染。
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这个过程通常是由于分子或颗粒的沉淀与沉积在膜的表面或孔。这最终导致膜分离阻力的增加,降低了生产率,以及改变膜的选择性。
膜污染会导致应用水清洗过程等问题,所以使用原子力显微镜分析膜膜污染有可能帮助加强对化学和物理的挑战。这将是本文进一步探讨。
背景
生产超纯水参与使用海水淡化反渗透膜分离技术。然而,这个过程也会导致膜污染,妨碍了生成超纯水的最初目的。
膜污染,包括大量的不溶性物质从原始水污染物覆盖膜表面或在毛孔内,会造成技术问题,如更高的压力要求,需要增加清洗流程和低质量的水。
最大的贡献者之一膜污染包括微生物生物膜的形成,这有助于恶化过程中膜污染,缩短他们的寿命。
然而,膜污染的防治一直是焦点在水处理和污水处理。这可以包括化学或反洗,但这些也有缺点,如老化膜和本身可以导致更短的寿命。要求控制和抑制微生物生物膜膜污染导致研究者找到创新的解决方案。
克里斯·莱特博士和他的研究小组从斯旺西大学,英国最近发表对海水淡化的研究,进一步了解污染机制的目的。这个研究小组研究了生物淤积的主题和维珍和污染膜的力学性能通过使用原子力显微镜(AFM)。
通过原子力显微镜膜污染分析
原子力显微镜可以归类为一种扫描探针显微镜包括探针或提示连接到一个悬臂梁,在样品表面扫描,用小提示和示例之间的排斥力。
AFM被认为是一种高分辨率的技术能被用于广泛的样本类型包括厚膜涂料、玻璃、复合材料、生物膜和合成,微生物,生物材料。欧洲杯足球竞彩该方法可以提供一个样本信息包括物理地形和测量的物理,化学,或磁性。
膜的分析包括使用AFM胶体探针技术,旨在确定薄膜的力学性能,以及附着在膜表面的粘附力和工作。
这个基本的工具可以用来优化分离过程通过进一步了解污染机制;AFM可以产生高分辨率图像的膜表面在一定环境中,以及量化膜表面上的力,导致膜污染。
这些力量测量距离的函数附加到AFM悬臂探针时,使接触收回之前的样品。悬臂梁的挠度可以监控和转换成力值通过使用钩定律。
检索的重要性迫使通过force-distance曲线测量数据,如使用AFM可以提供整体信息交互部队以及当地材料特性包括弹性、粘附、表面电荷密度和硬度。这可以表明弹性膜的化学和物理过程,以及说明什么样的膜有最高的功效;困难聚合物膜可以在操作过程中减少了磨损,清洗周期相比,软膜。
此外,使用AFM成像可以检测纳米形貌以及表面粗糙度的变化当foulant层膜表面形式,而force-distance曲线可以测量力学性能的变化在膜表面膜污染发生时。
加强对膜污染
斯旺西大学的研究表明pH值控制也是一个重要的变量在清洗过程中为了增强膜对化学和物理的挑战。研究发现低pH值更有利于膜清洗机械鲁棒性和膜可以增强维护,这可能导致生物淤积层是最弱的。
加强膜对污染物和生物淤积层十分重要,因为它使超纯水的生产以及增加了废水处理的效果。在反渗透系统中,水的处理方法,有小毛孔比其他类型的过滤系统,这可能不足以抵抗破坏的膜污染发生在处理高浓度的污染物。
先进的应用程序
使用AFM的描述是一种新型技术,反渗透系统为了获得进一步洞察创新策略,如通过纳米技术,可以防止生物淤积和生物膜的形成。这个领域,仍在进步,这将帮助处理系统以及环境,以确保适当的清洗废水污染物。
延长膜寿命的影响也可以有一个较长的经济效益时期之间维护清洗过程以及使用低压力。
虽然这项技术可以用于清洁水,也可以用于其他进程如化学废物,这是一个很大程度上不可持续的许多行业的结果。理解的力量作用于这些污染物,如通过AFM可以帮助在发展中创新策略更可持续和更清洁的环境。
进一步阅读和引用
鲍威尔,L。、希拉、n和赖特,C。,2017年。原子力显微镜研究的生物淤积和维珍的机械性能和工业污染反渗透膜。海水淡化,404年,pp.313 - 321。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916416306063?via%3Dihub
孟,X。唐,W。王,L。王,X。黄,D。张、陈、h和N。,2015年。膜污染行为的机理分析腐殖酸使用原子力显微镜:溶液pH值的影响和亲水性PVDF超滤膜界面。《膜科学欧洲杯线上买球,487年,pp.180 - 188。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738815002124?via%3Dihub
李,h·陈,V。,2010年。在食品和生物工艺膜污染和清洁。膜技术,pp.213 - 254。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/B9781856176323000100?via%3Dihub
原子力显微镜研究的生物淤积和维珍的机械性能和工业污染反渗透膜-工程的进步。(在线)工程。2022年的进步,可以在:<https://advanceseng.com/atomic-force-microscopy-biofouling-virgin-industrially-fouled-reverse-osmosis-membranes/>
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