Анализ дерева решений помогает выявить виновную часть NOM.
Рисунок 1. Схема принятия решений для выявления загрязнений мембраны с низким-давлением.
В предыдущем посте вы узнаете, какая доля природного органического вещества (НОМ) ответственна за загрязнение мембраны низкого-давления. Из многочисленных исследовательских работ, каждая из которых рассматривает возможность загрязнения мембраны только одной или двух из многих характеристик NOM одновременно, было принято решение объединить как можно больше результатов в анализе дерева решений, чтобы увидеть, можно ли собрать воедино последовательную тенденцию. Если да, то эту схему решений можно использовать в качестве руководства для определения требований к предварительной обработке мембран низкого-давления. Пробелы в дереве решений могут помочь определить, где необходимы дальнейшие исследования.
При разработке дерева решений для составления рисунка 1 используются четыре очень хорошие статьи, в которых совместно оценивается влияние широкого спектра характеристик NOM и мембран.
Выводы
Из схемы решений совершенно ясно, что NOM, ответственный за загрязнение мембран низкого-давления, происходит из высокомолекулярной фракции. Внутри этой фракции именно гидрофильный материал, состоящий из углеводов (полисахаридов и белков) и коллоидов, вызывает засорение мембраны. Хотя все четыре исследовательских проекта не рассматривали один и тот же набор характеристик NOM (Хоу только смотрел на размер, Ямамура смотрел на функциональность и заряд, а Ли и Гумберт смотрели на размер и функциональность) при нанесении на дерево решений, можно видеть, что результаты исследований для каждого параметра последовательны.
Предположение Хоу о том, что загрязнения NOM, удаленные путем коагуляции, являются более гидрофобными и кислотными, противоречило результатам других исследований, но его выводы о том, что коллоидный материал с большой молекулярной массой (MWt) ответственен за загрязнение, согласуются с другими исследованиями. Хоу и Ли также обнаружили, что размер пор важен, поскольку засорение мембран микрофильтрации (МФ) с большей вероятностью происходит из-за закупорки пор, которую труднее обратить вспять, по сравнению с загрязнением ультрафильтрации (УФ), которое происходит в результате образования гелевого слоя (поры УФ на порядок меньше, чем поры МФ). Большинство исследований пришли к выводу, что отрицательно заряженные гуминовые кислоты не являются основным загрязнителем мембран, вероятно, из-за электростатического отталкивания от мембранных материалов, которые также имеют отрицательный заряд.
Помимо влияния фракций NOM, Ямамура обнаружил, что определенные материалы мембран могут влиять на степень загрязнения, при этом более высокая электроотрицательность мембран приводит к более сильным водородным связям гидрофильных NOM по сравнению с мембранами с более низкой электроотрицательностью.
Собрав воедино это дерево решений, тайна того, какая доля NOM ответственна за загрязнение мембраны при низком-давлении, начинает разгадываться.
Ссылки
1. Хоу, К.; Кларк, М; «Влияние предварительной обработки коагуляции на характеристики мембраны», журнал AWWA, апрель 2006 г.
2. Ли, Н.; Эми, Дж; Кроу, Дж; Бюиссон, Х; «Идентификация и понимание загрязнения при мембранной фильтрации низкого- давления (MF/UF) естественным органическим веществом (NOM)», Water Research 38 (2004), 4511-4523.
3. Гумберт, Х; Галлард, Х; Жакме, В; Кроу, Дж; «Комбинация коагуляции и ионного обмена для снижения УФ-загрязняющих свойств поверхностных вод с высоким содержанием DOC», Water Research 41 (2007) 3803-3811.
4. Ямамура, Х; Кимура, К; Окадзима, Т; Токумото, Х; Ватанабэ, Ю; «Сродство функциональных групп к мембранным поверхностям: последствия физически необратимого загрязнения», Environmental Science & Technology, Vol. 42, No. 14, 2008.
