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Nanocarbon-based membrane filtration integrated with electric field driving for effective membrane fouling mitigation

结垢 膜污染 过滤(数学) 生物污染 水处理 电动现象 渗透 化学 环境工程 化学工程 饮用水净化 环境科学 生物化学 统计 工程类 物理化学 数学
作者
Xinfei Fan,Huimin Zhao,Xie Quan,Yanming Liu,Shuo Chen
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:88: 285-292 被引量:82
标识
DOI:10.1016/j.watres.2015.10.043
摘要

Membrane filtration provides an effective solution for removing pollutants from water but is limited by serious membrane fouling. In this work, an effective approach was used to mitigate membrane fouling by integrating membrane filtration with electropolarization using an electroconductive nanocarbon-based membrane. The electropolarized membrane (EM) by alternating square-wave potentials between +1.0 V and −1.0 V with a pulse width of 60 s exhibited a permeate flux 8.1 times as high as that without electropolarization for filtering feed water containing bacteria, which confirms the ability of the EM to achieve biofouling mitigation. Moreover, the permeate flux of EM was 1.5 times as high as that without electropolarization when filtrating natural organic matter (NOM) from water, and demonstrated good performance in organic fouling mitigation with EM. Furthermore, the EM was also effective for complex fouling mitigation in filtering water containing coexisting bacteria and NOM, and presented an increased flux rate 1.9 times as high as that without electropolarization. The superior fouling mitigation performance of EM was attributed to the synergistic effects of electrostatic repulsion, electrochemical oxidation and electrokinetic behaviors. This work opens an effective avenue for membrane fouling mitigation of water-treatment membrane filtration systems.
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