膜科学技術ジャーナル

概要

走査型電子顕微鏡と原子間力顕微鏡を用いたシリカスケーリングの初期段階の洞察

ボグダン・C・ドノーズ、グレッグ・バーケット、スティーブン・プラット

逆浸透 (RO) 淡水化の性能は、膜のスケーリングによって制限される可能性があります。特に懸念されるのはシリカ スケールで、膜に一度堆積すると除去が非常に困難です。この研究では、シリカを多く含むナノ粒子の堆積について検討しました。シリカを多く含むナノ粒子の堆積と付着を顕微鏡で調査するための新しい in situ サンプル調製法が開発されました。この方法では、きれいなシリカ ウェハーを撹拌塩水に入れて粒子を収集し、スケーリングの初期段階をシミュレートします。「スケーリングされた」表面は、走査型電子顕微鏡 (SEM) と原子間力顕微鏡 (AFM) によって特性評価されました。ナノ粒子、陽イオン、有機物の組成と濃度が異なるモデル塩水と、フルスケールの稼働中の水処理施設から排出される塩水をテストしました。顕微鏡検査により、シリカを多く含むナノ粒子はすべての水から堆積し、小さなナノ粒子は大きなナノ粒子に比べてウェハーに付着しやすいことが明らかになりました。有機物の存在はナノ粒子の付着を増加させましたが、二価カチオン（Ca2+ および Mg2+）はナノ粒子の付着を減少させました。これらの結果は、RO 前処理プロセスと化学物質投与戦略の評価、選択、および操作、特にそれぞれ弱酸性カチオンイオン交換（WAC-IX）とスケール防止化学物質の必要性に影響を及ぼします。