抗垢剂对微咸反渗透浓缩液中pH介导的电化学沉淀作用的影响

《ACS ES&T Engineering》：Antiscalant Effects on pH-Mediated Electrochemical Precipitation of Scaling Ions in Brackish Reverse Osmosis Concentrates

苦咸水反渗透浓缩水中通过电化学沉淀去除结垢离子（Ca2?、Mg2?）的研究，探讨抗结垢剂NTMP的影响。实验表明氢气析出反应提高阴极电解液pH值，促使结垢离子沉淀，硬度降低达93%。NTMP在低电流密度下抑制CaCO?形成效果显著，改变沉淀形态且增加能耗，其抑制效果在阴极表面和溶液本体均存在，并与化学沉淀方法对比。这些发现凸显电化学沉淀在苦咸水回用及零液体排放中的潜力。

　　

微咸地下水（BGW）的淡化技术在生产淡水方面具有很大潜力，但反渗透浓缩液（ROCs）的处理却带来了环境问题。为了减少ROCs的体积，一种策略是去除导致膜结垢的离子——这是限制水回收的主要因素——然后通过二次反渗透（RO）装置对处理后的ROCs进行进一步淡化。尽管这种方法很有前景，但在添加了阻垢剂的情况下，电化学沉淀机制仍不甚明了，因为阻垢剂通常被加入RO进料中以抑制沉淀过程。本研究探讨了阻垢剂及其浓度对pH介导的电化学过程的影响，该过程用于去除BGW ROCs中的结垢离子，以硝基三（亚甲基膦酸）（NTMP）作为模型阻垢剂。通过利用氢气释放反应，提高了阴极的pH值，从而促进了Ca²⁺和Mg²⁺的沉淀，硬度降低了93%。NTMP对CaCO₃形成的抑制作用在低电流密度下更为明显，同时改变了沉淀物的形态并增加了沉淀过程中的能耗。这种抑制作用在阴极表面和溶液整体中都有体现，并且与化学沉淀方法进行了比较。这些新发现突显了电化学沉淀作为一种实现零液体排放的盐水处理方法的可行性。