该技术采用医学领域的一种方法，可以以最小的稀释度分离物质。
莱斯大学的研究人员与广东工业大学合作，开发了一种突破性的方法，通过采用医学上常用的透析技术来处理高盐有机废水-含有高盐和高有机含量的废水流。
在医学透析中，一种叫做透析器的机器从肾衰竭患者的血液中过滤废物和多余的液体。血液从体内抽出，在透析器中净化，然后通过单独的针或管返回。
在他们发表在《自然水》杂志上的研究中，研究小组证明了一个类似的过程可以有效地将废水中的盐和有机化合物分离开来，稀释程度最低。该方法克服了传统处理方法的主要局限性，并具有显著的优势，包括减少对环境的影响，降低运营成本，以及回收各行业宝贵资源的潜力。
“在我们的试验中，透析在将盐从有机物中分离出来方面具有惊人的效果，”该研究的通讯作者、南希和克林特卡尔森土木与环境工程、化学与生物分子工程教授梅纳赫姆·伊莱米勒说。“这是一个令人兴奋的发现，有可能重新定义我们如何处理一些最棘手的废水挑战。”
传统污水处理方法面临的挑战
许多行业产生高盐度有机废水，包括石化，制药和纺织制造。由于高盐和高有机含量的结合，这些废水对现有的处理工艺构成了严重的挑战。生物处理和高级氧化方法通常会受到盐度升高的影响，从而降低其整体效果。热法虽然在技术上可行，但能耗大，容易受到腐蚀、堵塞和操作效率低下的影响，可能会增加成本，使维护变得复杂。同时，超滤等压力驱动膜工艺经常遇到严重的膜污染，导致需要多个废水稀释步骤，这增加了用水量和操作复杂性。
“传统方法通常需要大量的能量，并且需要反复稀释，”共同第一作者、赖斯Elimelech实验室的博士后学生袁妙亮（音译）说。“透析消除了许多痛点，减少了用水量和运营管理费用。”
研究小组采用了实验规模透析实验和综合转运模型相结合的方法，来评估分离盐和有机化合物的透析性能。研究人员首先选择了具有不同分子量截留的商用超滤膜来研究盐的运输和有机截留。然后，他们在透析装置中建立了双边逆流模式，其中包括含有高盐度有机废水的饲料流通过膜的一侧，而淡水流在没有任何施加液压的情况下流经膜的另一侧。
随着时间的推移，研究人员追踪了盐和水的通量，证明盐穿过膜扩散到透析液中，而水的通量仍然可以忽略不计。他们通过比较透析前后饲料中的有机浓度来测量有机去除。为了评估抗污性，他们监测了在长时间运行过程中膜性能的变化。研究人员进一步开发了数学模型，以加深他们对盐和水的运输机制的理解。
透析治疗的主要发现和优势
他们发现透析可以有效地去除水中的盐分，而不需要大量的淡水。这个过程允许盐进入透析液流，同时将大多数有机化合物保留在原始溶液中。与使用相同膜的超滤相比，透析能更好地从小的、中性的有机分子中分离出盐。由于透析依赖于扩散而不是压力，盐和有机物以不同的速度穿过膜，使分离更有效。
“我们发现透析处理废水的最大优势之一是资源回收的潜力，”Elimelech说。“除了简单地处理废水，我们还可以回收有价值的盐或化学物质，为更循环的经济做出贡献。”
透析的另一个显著优点是它抗污垢。与压力驱动系统不同，透析系统在膜上的有机物质积聚明显更少，因为它不依赖于液压。这可以转化为更低的能源使用，更少的维护和更少的膜更换。
“通过完全放弃液压，我们将污染的风险降至最低，这是膜基处理的最大障碍之一，”共同通讯作者、广东科技大学生态、环境与资源学院教授王章新（音译）说，“这使得在延长的操作周期内，性能更加稳定和一致。”
此外，虽然透析本身不能完全净化废水，但它有效地降低了盐度，使其他处理 —— 如生物处理、高级氧化或零液体排放系统 —— 更有效。
Elimelech说：“透析技术通过节约淡水、降低能源成本和减少污染，为处理复杂的高盐度废水流提供了可持续的解决方案。”“它的扩散驱动方法可能会彻底改变一些最具挑战性的工业废水的处理方式。”
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