近日，環(huán)境學(xué)院曲丹教授課題組在LL-HFMC回收尿液氨氮的低膜污染機(jī)理方面的相關(guān)研究論文“A new insight into the low membrane fouling tendency of liquid-liquid hollow fiber membrane contactor capturing ammonia from human urine”在環(huán)境領(lǐng)域Top期刊《Water Research》（IF=13.4）上發(fā)表。
液/液中空纖維膜接觸器（Liquid-liquid hollow fiber membrane contactor，HFMC）是傳統(tǒng)化學(xué)吸收和膜分離過程的耦合，具有操作簡便、分離效率高等優(yōu)勢，在水中揮發(fā)性物質(zhì)（如NH3）的去除和回收領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。尿液中氮的含量高達(dá)8 kg/t，實(shí)現(xiàn)其高效回收不僅可降低污水處理廠脫氮的壓力和地表水體污染風(fēng)險，亦可獲得高純度的含氨產(chǎn)品。曲丹教授課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)化的條件（pH="12）下，LL-HFMC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)尿液中氨氮的高效回收（回收率>93%），且在近2個月的運(yùn)行過程中氨氮跨膜通量并未發(fā)生變化，膜污染程度較輕。
為了揭示LL-HFMC回收尿液中氨氮低膜污染的機(jī)理，本研究采用XDLVO理論解析了不同pH值條件下尿液中復(fù)合污染物與聚丙烯疏水膜之間的相互作用能，發(fā)現(xiàn)污染物與膜之間的能量壁壘隨著pH的升高而增加。然而，LL-HFMC為疏水膜過程，缺少水的跨膜拖拽力，導(dǎo)致污染物很難克服能量壁壘靠近膜表面；此外，高pH條件下，近膜表面的污染物受到膜的熱力學(xué)吸引較弱，導(dǎo)致污染物難以吸附至膜表面，因此膜污染趨勢較輕。本研究從微觀角度闡釋了LL-HFMC回收尿液氨氮低膜污染機(jī)理，對深入HFMC過程膜污染機(jī)理的認(rèn)識，推動該技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義。
該論文第一作者為環(huán)境學(xué)院博士研究生張俊慧，封莉教授和曲丹教授為共同通訊作者，北京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 52170020和No. 51878049）的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119795
