Precipitation softening: a pretreatment process for seawater desalination

Reduction of membrane fouling in reverse osmosis systems and elimination of scaling of heat transfer surfaces in thermal plants are a major challenge in the desalination of seawater. Precipitation softening has the potential of eliminating the major fouling and scaling species in seawater desalination plants, thus allowing thermal plants to operate at higher top brine temperatures and membrane plants to operate at a reduced risk of fouling, leading to lower desalinated water costs. This work evaluated the use of precipitation softening as a pretreatment step for seawater desalination. The effectiveness of the process in removing several scale-inducing materials such as calcium, magnesium, silica, and boron was investigated under variable conditions of temperature and pH. The treatment process was also applied to seawater spiked with other known fouling species such as iron and bacteria to determine the efficiency of removal. The results of this work show that precipitation softening at a pH of 11 leads to complete elimination of calcium, silica, and bacteria; to very high removal efficiencies of magnesium and iron (99.6 and 99.2 %, respectively); and to a reasonably good removal efficiency of boron (61 %).     

新型微生物脱盐电池处理重金属铬废水

构建一种新型三室微生物脱盐电池(MDC),研究其脱盐产电并同步处理污染废水的效果。结果表明,阳极室为葡萄糖溶液,中间室盐溶液浓度5 g/L,阴极室为铁氰化钾溶液,闭合体系瞬时获得最高电压650 mV,同时脱盐效果良好,该MDC成功启动。其后,阴极室以重金属铬(200 mg/L)废水作为电子受体,中间室初始盐浓度为20 g/L、35 g/L,Cr(Ⅵ)平均还原率分别为1.06 mg/(L.h)和0.64 mg/(L.h),两者Cr(Ⅵ)的去除率均能达到80%以上,脱盐率分别为81.64%(20 g/L)和88.95%(35 g/L)。中间室盐浓度20 g/L时,获得最大输出电压466.6 mV,最大体积功率密度98.6 mW/m3,最佳内阻655.8Ω,库仑效率1.16%。表明该MDC系统具有良好的脱盐效果和处理废水效果。     

重碳酸盐碱度对电吸附设备除盐性能影响的研究

为了系统地考察重碳酸盐碱度对电吸附设备除盐性能的影响,利用小型电吸附模块对含有不同重碳酸盐碱度的原水水质进行处理.实验结果表明,随着其含量从170 mg/L增加到400 mg/L,电吸附设备的除盐率明显下降.通过对起始工作电流降低这一变化作理论分析,认为重碳酸盐碱度在电吸附模块内部积存结垢是影响电吸附设备除盐性能的重要原因,并通过实验证实其与钙离子共同作用导致了结垢.     

Economic feasibility of solar-powered reverse osmosis water desalination: a comparative systemic review

Environmental Science and Pollution Research - Due to disparities in the allocation of rainwater and drought, extreme exploitation of groundwater reservoirs has depleted water supplies in many...     

A holistic study on geothermal and solar water desalination system for sustainable development

Environmental Science and Pollution Research - This paper shows the comparison of the various conventional technologies used for desalination and the advantages of using renewable energy such as...     

Correction to: Renewable energy powered membrane desalination — review of recent development

Environmental Science and Pollution Research -     

软模板法碳电极制备及在废水脱盐中的应用

采用软模板法制备中孔炭电极,利用比表面及孔径分析仪、循环伏安法对自行制备的电极与市售进口电极的性能指标进行表征,比较二者的性能差异;探讨施加电压、进液流量和进液电导率等因素对电吸附效果的影响,确定最佳操作条件,并分别用两种等面积的电极处理含盐废水,进行脱盐性能的比较.研究结果表明,采用软模板法制备的碳电极,其BET比表面积1 517 m2/g,最可几孔径2.04 nm,平均孔径3.36 nm,比电容50.13 F/g.实验装置安装一对电极,电极面积共400 cm2,电吸附的最佳操作条件为施加电压1.2 V、进水流量30 mL/min,NaCl浓度664 mg/L(电导率1 000 μS/cm),对含盐废水电导率的去除率为57.80%,对NaCl的饱和吸附量为7.03 mg/g.自制电极对废水中的TDS的吸附量为9.96 mg/g,高于市售进口电极,总硬度的去除率高于市售进口电极40%左右.     

石墨毡集流体提升流动电极电容去离子脱盐性能

针对流动电极电容去离子技术(FCDI)中活性炭利用率低的问题,采用三维多孔石墨毡充当集流体,强化系统的电子转移,提升脱盐性能。结果表明,石墨毡的引入使FCDI系统的脱盐效果提升了175%,并且将脱盐能耗降低了40%。通过分别比较石墨毡和活性炭对于系统脱盐效果的贡献,发现石墨毡主要是通过强化活性炭与集流体之间的电子传递,实现FCDI系统脱盐效率的提升。同时,阴阳极侧电子传递实验也证实了石墨毡的引入的确提升了集流体与活性炭之间的电子传递。这项研究解决了FCDI系统中活性炭的低利用率问题,为FCDI技术的应用与推广提供了理论上的指导。     

超滤与电渗析联用降低油田采出水矿化度中试试验研究

以大庆油田常规处理后的油田采出水为处理对象,建立日产水300t的超滤预处理和电渗析脱盐处理中试试验装置.考察该工艺所能达到的技术经济指标,掌握放大规律,为万吨级工业装置和系统的设计提供基础数据.经过3000h长时间连续试运行,系统出水水质稳定,出水浊度低于1.0 NTU,悬浮物和含油量低于1.00 mg/L,矿化度低于1000 mg/L,水质完全满足配制聚合物用水要求,证明采用处理后的油田采出水代替清水作为聚合物驱用水是可行的.     

不同阴极微生物脱盐电池处理榨菜废水性能及微生物群落分析

为处理高盐榨菜废水(mustard tuber wastewater treatment,MTWW),实现系统同步产电脱盐的目的,构建了以生物电化学为基础的微生物脱盐燃料电池(microbial desalination cell,MDC),探讨了铁氰化钾和水阴极MDC产电及脱盐效果,并对系统微生物群落进行了分析。结果表明：在相同脱盐时间内,铁氰化钾组盐度去除率为90.30%,略高于水阴极组;在整个脱盐周期内,铁氰化钾组产电性能优于水阴极组;随着脱盐时间的延长,铁氰化钾组产电性能略有下降,而水阴极组产电性能显著增强;铁氰化钾组阳极优势菌属为Methanosaeta(23.55%)、Geobacter(14.09%)和vadinHA17(8.64%),水阴极组阳极优势菌属为vadinHA17(18.17%)、Methanosaeta(13.00%)和Methanosaeta(9.79%),其中Geobacter为产电菌,vadinHA17为水解发酵菌,Methanosaeta和Methanosaeta为常见产甲烷菌。铁氰化钾组阳极和水阴极组阳极中产甲烷菌占比很高,然而,产甲烷菌对系统产电脱盐有不利作用,因此,有必要寻找合适的抑制产甲烷菌产生的方法。运行后期,水阴极组阴极中出现了产电菌,极大地降低了阴极过电势,提高了系统的产电性能。上述研究结果可为MTWW的资源化处理提供参考。     

Effects of solar geometry and operation period on stability of solar desalination systems: a review

Environmental Science and Pollution Research - The sun is the primary source of life on the earth. The heating effect of the sun provides a more fruitful environment for mankind. In addition, solar...     

Effect of condensing cavity on the performance of a passive solar desalination system: an experimental study

Environmental Science and Pollution Research - In this study, the effects of adding a condensing cavity in a passive single-basin solar still are investigated experimentally under the climate...     

超滤与电渗析联用降低油田采出水矿化度中试试验研究

以大庆油田常规处理后的油田采出水为处理对象，建立日产水300t的超滤预处理和电渗析脱盐处理中试试验装置。考察该工艺所能达到的技术经济指标，掌握放大规律，为万吨级工业装置和系统的设计提供基础数据。经过3000h长时间连续试运行，系统出水水质稳定，出水浊度低于1．0NTU，悬浮物和含油量低于1．00mg／L，矿化度低于1000mg／L，水质完全满足配制聚合物用水要求，证明采用处理后的油田采出水代替清水作为聚合物驱用水是可行的。     

炭黑流动电极的孔径分布对流动电极电容去离子脱盐性能的影响

流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电极,考察了流动电极的孔径分布对FCDI脱盐性能的影响。结果表明,在隔离闭合循环(isolated closed-cycle,ICC)模式下,脱盐性能与流动电极的比表面积呈正相关(r=0.918),并主要受介孔面积的影响。在单循环(single cycle,SC)模式下,FCDI的脱盐性能与介孔面积呈正相关(r=0.583),与微孔面积呈负相关(r=-0.725)。当使用介孔面积最大的炭黑作为流动电极时,离子在流动电极表面的解吸速率升高了53%,FCDI的脱盐率提高了702%。吸附-解吸实验结果表明,由于微孔存在尺寸小、吸附-解吸路径长等缺点,使被流动电极吸附的离子难以被快速解吸,从而抑制了在SC模式下流动电极的再生。介孔可强化FCDI在2种操作模式下的脱盐性能;而微孔却抑制了SC模式下的离子解吸,从而降低了FCDI的脱盐性能。以上研究结果可为流动电极的设计和选择提供参考。     

碱改性活性炭纤维电吸附处理RO浓水效果及除盐动力学特性

针对电吸附技术在反渗透浓水回收利用过程中的吸附效率问题,通过NaOH、KOH、氨水对ACF电极材料进行浸渍改性,采用SEM观察、傅里叶变换红外光谱图分析的方法对改性前后ACF进行了表征;研究了改性前后ACF对反渗透浓水的去除效果和除盐动力学特性;探讨了碱改性前后ACF处理反渗透浓水的除盐机理。结果表明：随着氨水改性ACF比表面积的增加,表面碱性基团增加、酸性基团减少;ACF理化特征的变化与改性剂溶液的酸碱性有关;氨水改性ACF对反渗透浓水中电导率、氨氮、COD均有很好的降低或去除效果,而NaOH改性ACF对UV₂₅₄有很好的去除效果;碱改性ACF处理反渗透浓水除盐过程更符合Elovich动力学方程;碱改性ACF电吸附处理反渗透浓水时,对各污染物指标表现出选择性,且与未改性ACF相比,具有更好的降低或去除效果,同时,碱改性ACF电吸附除盐过程是以物理吸附和化学吸附共存的多相吸附过程,也会存在离子交换作用。     

Thermal modeling,characterization, and enviro-economic investigations on inclined felt sheet solar distiller for seawater desalination

Environmental Science and Pollution Research - Sustainable desalination can be achieved by adopting renewable energy-based low-cost and low-impact desalting techniques. In this investigation,...     

从低能耗脱盐到资源回收的电容去离子技术在环境领域的研究进展

电容去离子（CDI）技术因具有高效、节能、环保、经济等优异性能,自20世纪60年代发明至今,一直得到研究者的广泛关注。在查阅资料的基础上,从理论研究、工程应用、材料研究3个方面介绍了CDI技术的发展历程,并分析了其理论原理、电化学反应过程、能耗与经济性,并从运行条件和电极优化2个方面对效率的优化提升进行了深入探讨,介绍了CDI技术装置国内外产业化应用情况,提出了CDI技术不仅在脱盐及污水处理领域具有较大发展空间,在环境废物资源化回收方面同样具有广阔的应用前景。     

阳极COD对榨菜生产废水MDC产电、脱盐的影响及氨氮去除的微生物群落分析

构建了3室榨菜生产废水微生物脱盐燃料电池系统(microbial desalination cell,MDC),探讨了其阳极COD对榨菜废水MDC产电、脱盐的影响;通过微生物群落分析,探查了脱盐室${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径。结果表明：在产电性能方面,MDC阳极COD为900 mg·L⁻¹时较400 mg·L⁻¹与1 400 mg·L⁻¹时更优,在1 000 Ω的外电阻负载下,其输出电压、最大功率密度、库仑效率分别为550 mV、2.91 W·m⁻³、(15.7±0.5)%;在脱盐方面,阳极COD为400 mg·L⁻¹时,较其他2种情况更优,MDC的脱盐时间、脱盐速率、电子利用效率分别为910.5 h、5.15 mg·h⁻¹、111%。阳极COD不同的MDC脱盐室,其${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径基本相同。脱盐室部分${{\rm{NH}}_4^ + }$-N转化为${{\rm{NO}}_3^ - }$-N后,通过自身的反硝化或以NO₃形式迁移至阳极得以去除,剩余的大部分${{\rm{NH}}_4^ +} $-N以${{\rm{NH}}_4^ + }$形式迁移至阴极,在碱性环境下转化为NH₃并排出。高通量测序分析结果表明,水解发酵菌属(总丰度为33.21%)为MDC阳极的核心微生物群落。阳极生物膜中的电化学活性菌(总丰度为11.78%)可实现电池的产电功能,反硝化菌属(总丰度为14.61%)的存在证明,脱盐室盐室${{\rm{NO}}_3^ - }$-N迁移至阳极室后进行了反硝化并得以去除。在脱盐室水体中检测到了氨氧化菌属(总丰度为6.93%)及反硝化菌属(总丰度为15.82%),这也是脱盐室中${{\rm{NO}}_3^ - }$-N快速产生和随后浓度陡降的原因。     

An experimental investigation of a water desalination unit using different microparticle-coated absorber plate: yield,thermal, economic,and environmental assessments

Environmental Science and Pollution Research - This study aims to augment the performance of a solar desalination unit. To experimental examine this idea, a modified solar still with three...