膜科学与技术学报

抽象的

采用扫描电子和原子力显微镜方法深入了解二氧化硅结垢的初始阶段

Bogdan C Donose、Greg Birkett 和 Steven Pratt

反渗透 (RO) 海水淡化的性能可能受到膜结垢的限制。尤其令人担忧的是二氧化硅结垢，一旦沉积在膜上就很难去除。在这项工作中，考虑了富含二氧化硅的纳米颗粒的沉积。开发了一种新颖的原位样品制备方法，用于通过显微镜研究富含二氧化硅的纳米颗粒的沉积和粘附。该方法包括将干净的二氧化硅晶片放入搅拌盐水中以收集颗粒，以模拟结垢的初始阶段。通过扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 表征“结垢”表面。测试了具有不同纳米颗粒、阳离子和有机物成分和浓度的模拟盐水，以及来自全尺寸运行的水处理设施的废弃盐水。显微镜显示，富含二氧化硅的纳米颗粒从所有水中沉积下来，与较大的纳米颗粒相比，较小的纳米颗粒更容易附着在晶片上。有机物的存在会增加纳米颗粒的粘附力，而二价阳离子（Ca2+ 和 Mg2+）会降低纳米颗粒的粘附力。这些结果对 RO 预处理工艺和化学药剂投加策略的评估、选择和操作具有重要意义，特别是对弱酸阳离子交换 (WAC-IX) 和阻垢剂化学品的要求。