中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室魏源送研究团队在膜脱盐的膜污染垂直分布特征、膜污染形成过程与机制研究方面取得阶段性研究进展，提出了膜污染形成的垂直分布特征并在反渗透与膜蒸馏过程中应用，主要成果包括首次提出反渗透（RO）膜污染的垂直分布特征、膜蒸馏（MD）处理脱硫废水的有机-无机-微生物复合污染的水平与垂直分布、膜污染的微生物学机制等，相关成果发表在Journal of Membrane Sciences、Journal of Hazardous Materials、Desalination、Chemical Engineering Journal等期刊。
图1热电厂RO过程膜污染特征与分布
膜污染是膜过程不可避免的过程，也是膜过程应用中最头疼的问题，但是目前反渗透膜脱盐过程中膜污染的形成与机制，特别是微生物与有机物在复合污染形成过程中的关键作用仍未得到解决。课题组以热电厂的中水回用工程的反渗透膜为对象，提出“brick-laying”的膜污染形成模式，提出微生物在膜脱盐过程中膜污染层形成中的黏合作用，首次报道了RO膜过程中膜污染的垂直分布特征（图1），并阐明了其微生物学机制。该成果为实际过程RO膜运行管理提供了支撑，相关研究在华能嘉祥电厂、神华新疆煤化工公司、大唐托克托电厂等地得到了应用。
同时，课题组进一步将膜污染垂直分布概念推广到MD过程研究，针对MD处理热电厂脱硫废水过程，明确了MD过程中有机物的转化机制，并初步构建了有机物与微生物代谢的机制。以推流式膜组件为对象，采用降维策略，阐明了MD膜污染形成的时空变化过程，揭示了有机-无机-微生物污染的水平与垂直分布特征（图2），阐明了复合膜污染形成的微生物学机制。
图2 脱硫废水MD过程膜污染垂直分布特征与微生物学机制
以上研究工作得到了国家自然科学基金青年项目（51908539）、中国-斯里兰卡国家自然科学基金联合研究项目（21861142020）、中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室项目（6142222190715）等项目资助，以及济宁嘉祥电厂、济宁波塞顿公司、神华新疆煤化工公司、大唐科学技术研究院华北院等单位支持。
论文第一作者为郑利兵助理研究员，通讯作者为魏源送研究员。相关论文链接详见https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.06.043,https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122202, https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114888,https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131097。
水污染控制实验室
2021年8月30日