Sr2+与共聚物阻垢剂/富里酸协同作用对纳滤膜污染行为的机制研究

针对Sr2+与有机污染物（如AA/AM和FA）复合污染导致的纳滤膜效率下降问题，研究人员通过XDLVO理论（扩展的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek理论）结合SEM（扫描电镜）、AFM（原子力显微镜）等技术，揭示了SO42?浓度变化对膜通量及污染物吸附能力的动态影响，为实际水处理中膜污染防控提供了理论依据。

　　

随着工业活动加剧，锶（Sr²⁺）通过岩石风化和沉积物溶解进入水体，引发环境污染问题。纳滤（NF）技术因其高效去除溶解离子的能力成为处理Sr²⁺的主流方法，但膜污染问题严重制约其应用。尤其当Sr²⁺与有机污染物（如富里酸FA和共聚物阻垢剂AA/AM）共存时，复合污染机制尚不明确。此外，传统阻垢剂虽能抑制无机盐沉积，却可能加剧有机污染。针对这一难题，宁夏自然科学基金等项目支持的研究团队在《Desalination》发表论文，系统探究了Sr²⁺与AA/AM、FA的协同作用对NF90膜污染行为的影响。

研究采用XDLVO理论分析污染物-膜界面作用能，结合SEM、AFM表征膜表面形貌，并通过FTIR（傅里叶变换红外光谱）和XPS（X射线光电子能谱）解析污染层成分。实验设计涵盖单一污染物到复合污染物的动态过程，重点考察SO₄^2?浓度变化对膜通量及污染物吸附能力的影响。

膜形态与污染成分分析
SEM显示，Sr²⁺单独存在时形成晶体沉积（图2a1-a3），而FA导致膜表面形成凝胶层（图2b1-b3）。复合污染下，SO₄^2?浓度升高促使Sr²⁺与FA通过羧基络合，形成松散污染层，缓解通量下降。

污染物相互作用机制
XDLVO计算表明，早期过滤阶段Lewis酸碱（AB）作用能从正值转为负值（-95.73 KT至-64.83 KT），说明SO₄^2?浓度增加先增强后削弱污染物吸附。这一现象与膜通量“先降后升”趋势吻合，证实AB作用能是调控膜污染的关键因素。

结论与意义
该研究首次阐明Sr²⁺-AA/AM-FA复合体系的污染动力学机制：SO₄^2?通过改变Sr²⁺与FA的络合状态，调控污染物-膜及污染物间作用力。成果为工业废水处理中阻垢剂投加策略提供了理论指导，例如通过优化SO₄^2?浓度平衡膜通量与污染控制。此外，XDLVO理论的创新应用为复杂污染体系研究提供了新范式。