碳酸钙协同强化管式膜清洗技术：机理及其在聚合物驱采出水处理中的应用

本文推荐一种创新的管式膜清洗策略：通过碳酸钙（CaCO3）粉末作为物理协同剂，结合交替化学清洗（NaOH/NaClO/Na4-EDTA/SDS复合碱-HCl酸）方案，显著提升聚合物驱采出水（PFPW）中复杂污染物（原油、HPAM、无机盐）的膜通量恢复率（FR）。研究证实CaCO3使摩擦速度（uτ）和壁面剪切应力（τw）分别增加50.94%和127.84%，40分钟FR达99%以上，较传统方法提升18%，为工业难清洗膜提供新范式。

　　

Highlight

本研究开发了一种革命性的管式膜清洗方案——将碳酸钙（CaCO₃）粉末作为物理协同剂，攻克了聚合物驱采出水（PFPW）中复杂污染物（原油、无机盐、难降解水解聚丙烯酰胺HPAM）导致的膜通量恢复难题。通过系统优化操作参数（CaCO₃投加模式、剂量、清洗时长、流速及温度），揭示了其协同作用机制：CaCO₃使摩擦速度（u_τ）和壁面剪切应力（τ_w）分别飙升50.94%和127.84%，大幅增强流体湍流强度与传质效率。在最佳条件下（CaCO₃ 1 g/L、40分钟、40℃），交替清洗方案的通量恢复率（FR）突破99%，部分案例甚至超过100%，较传统方法提升至少18%。

Conclusions

本研究提出三项核心发现：

1. 1.

   高效清洗方案：在CaCO₃预投加（1000 mg/L）、40℃条件下，采用"复合碱-酸-复合碱"交替清洗40分钟可实现近100% FR；

2. 2.

   机制突破：CaCO₃通过物理摩擦与化学降解（破坏HPAM分子链、金属离子螯合）的双重作用，彻底清除膜孔深层污染物；

3. 3.

   工业价值：为含HPAM复合污染物的管式膜清洗提供了可规模化应用的技术框架，推动石油废水处理领域的技术革新。