Eliminating adverse effects of fouling layer using composite membranes with dense surface layers for sustainable membrane distillation of high-strength wastewater

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作者
Peizhi Wang,Jiawei Cheng,Jinxin Yao,Yuling Ma,Chuandong Wu,Dan Song,Wei Cheng,Jun Ma,Wei Wang
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:581: 117631-117631 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.desal.2024.117631
摘要

This study explored composite membranes (CMs) with dense and water-permeable surface layers for the deep-concentration of high-strength wastewater using membrane distillation (MD). Compared to conventional microporous MD membranes, coating a dense PVA surface layer avoided the detrimental effects of landfill leachate (LFL) foulants (e.g., membrane pore blockage and deformation) during MD concentration. The hydrophilicity and water/salt separation capability of surface layers enhanced the dispersion of water diffusion on membrane surfaces and altered the solute distribution on membrane cross-sections, resulting in inorganic crystallization mitigation and transforming the fouling layer structure to a more porous and water-permeable state. This ensured the membrane efficiency was little affected by membrane fouling even as LFL was highly concentrated (water flux decline: PVDF ~49 % vs. CM ~14 % as concentration factor increased to 20). The resistance of foulant intrusion and in-pore deposition, which easily occurred on microporous membranes, and the decrease in membrane-foulant interactions by the surface layer endowed the CM with a high foulant-release capability (clean efficiency: ~97 %). The surface layer also exhibited an ammonia/water sieving effect which enhanced volatile ammonia rejection (~1.6 times). This work provides insight into the construction of high-sustainable MD membranes for high-strength wastewater treatment, promoting the practical implementation of MD.

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