2. Materials and methods2.1. Membra

2. Materials and methods
2.1. Membranes
Hydration Technology Innovations (Albany, OR) supplied FO
membranes for this study. Membranes from a single production
cast were used to minimize variability in results due to small
differences in membrane characteristics between manufacturing
batches. Flat sheet FO membranes were used in both benchand
pilot-scale experiments. SWRO membranes (SW30-2540, Dow
Filmtec, Edina, MN) were chosen for the RO pilot system and were
used in the pilot-scale RO-FO experiments. These membranes were
chosen for their high salt rejection (99.4% NaCl rejection [30]) and
high operating pressure that enable production of concentrated
draw solution.
2.2. Bench-scale experiments
2.2.1. Bench-scale system design and operation
Baseline performance and the effect of feed water quality on
water flux through the FO membrane were determined through a
set of bench-scale experiments. A system was designed and constructed
for this study with a membrane cell having an effective
membrane surface area of 0.062 m2 (four parallel channels 555 mm
long, 29 mm wide, and 1.4 mm deep). A schematic drawing of the
system is illustrated in Fig. 2. Feed and draw solution were recirculated
from their respective tanks at 1.4 L/min through the FO
membrane cell and back to the tanks using a rotary vane pump
(Procon, Murfreesboro, TN).
In-line sensors were used to measure solution conductivity,
temperature, pH, and pressure at the inlets and outlets of the
membrane cell. A supervisory control and data acquisition (SCADA)
system was developed to record and control the system’s operating
conditions (UE9-Pro, LabJack Corporation, Lakewood, CO; and LabVIEW,
National Instruments, Austin, TX). The concentration of the
draw solution was maintained constant within ±125 mg/L TDS of
a set point value by intermittently dosing concentrated synthetic
sea salt solution into the draw solution tank. Feed and draw solution
temperatures were controlled by the SCADA system and were
maintained at 19.0 ± 0.1 ◦C. Sodium hydroxide and hydrochloric
acid (Fisher Scientific, Waltham, MA) were intermittently dosed
to maintain the pH of the feed solution between 7.0 and 7.5.
The original concentration of feed water constituents was
maintained constant during each experiment by replenishing permeating
water with deionized water. This was accomplished by
maintaining constant volume of solution in the feed tank using a
float valve connected to a deionized water reservoir. The reservoir
was positioned on an analytical balance that was also connected
to the SCADA system, and water flux through the FO membrane
was calculated by measuring the change in weight of the deionized
water in the reservoir.2.2.2. Bench-scale draw solution and feed solutions
Additional experiments were conducted to determine reverse
diffusion rates of salts from the draw solution into the feed. Draw
solution was prepared with synthetic seawater salt (Instant Ocean,
Fig. 2. Schematic drawing of the FO bench-scale system. Circles signify conductivity
(C), pressure (P), flow rate (F), and pH probes installed in the draw and feed solutions
loops.
Mentor, OH) dissolved in deionized water. Draw solution concentrations
ranging from 5 to 35 g/L in increments of 5 g/L and of 70 g/L
were used in these experiments. Prior to each experiment, both
draw and feed solution loops were flushed with deionized water.
Experiments were conducted for approximately 4 h.
Experiments were also conducted with three types of impaired
feed water qualities, including secondary and tertiary treated effluents
from the Denver water recycling plant (DWRP, Denver, CO)
and effluent-impacted surface water from the South Platte River
downstream of Denver, CO. Experiments were used to determine
the effect of feed water quality on process performance, including
water flux, membrane fouling, and solute rejection.
2.2.3. Measuring solute transport
Feed conductivity was continuously monitored and recorded
during bench-scale tests. In ODMP the feed conductivity increases
because draw solution solutes diffuse into the feed solution [18].
The feed conductivity increased at a constant rate during all experiments
in this study. Specific reverse TDS flux was calculated by
measuring the rate of feed conductivity increase (in mS-cm/m2-h),
converting to mass flux (mg-TDS/m2-h), and dividing by the water
flux through the FO membrane. This calculation provides a measurement
of the mass of TDS that diffuses into the feed solution
per liter of feed diffused into the draw solution (i.e., units of mg/L).
During one experiment (35 g/L seawater draw solution with deionized
water feed), samples for analysis of the feed were drawn at the
beginning and end of the experiment. Analytical results were used
to verify the specific reverse TDS flux derived from conductivity
measurements and to provide further detail on the relative contribution
of each draw solution solute. Ion analysis was conducted
using a Dionex DC80 ion chromatography (IC) system (Dionex,
Sunnyvale, CA) for anions, and Optima 3000 inductive coupled
plasma (ICP) spectrophotometer (Perkin Elmer, Norwalk, CT) for
cations/metals.
420 T.Y. Cath et al. / Journal of Membrane Science 362 (2010) 417–426
Fig. 3. Flow diagram of the SWRO subsystem utilizing a three-stage membrane
array.
Rejection of trace organic chemicals by virgin FO membrane was
studied at the bench-scale to determine baseline rejection in the
absence of membrane fouling. Deionized feed water was spiked
with select organic chemicals, including diclofenac, gemfibrozil,
naproxen, and salicylic acid at concentrations of 500 ng/L each. Synthetic
seawater (35 g/L sea salt) was used as a draw solution. The
system was operated for 48 h to allow sufficient time for accumulation
of trace organic chemicals in the draw solution and sufficient
volume to produce samples for analysis of the organic compounds
using gas chromatography/mass spectroscopy (GC/MS) [31

Kết quả (Việt) 1:

2. tài liệu và phương pháp2.1. màngĐổi mới công nghệ hydrat hóa (Albany, OR) cung cấp FOmàng cho nghiên cứu này. Màng từ sản xuất đơndiễn viên đã được sử dụng để giảm thiểu các biến đổi trong kết quả do nhỏsự khác biệt trong màng đặc điểm giữa sản xuấtlô. Tấm phẳng FO màng được sử dụng trong cả hai benchandthử nghiệm phi công-quy mô. SWRO màng (SW30-2540, DowFilmtec, Edina, MN) đã được chọn cho hệ thống RO thí điểm và đãđược sử dụng trong các thí nghiệm RO-FO thí điểm quy mô. Các mànglựa chọn của họ từ chối muối cao (99.4% NaCl từ chối [30]) vàáp lực hoạt động cao cho phép sản xuất tập trungvẽ giải pháp.2.2. băng ghế dự bị quy mô thử nghiệm2.2.1. băng ghế dự bị quy mô Hệ thống thiết kế và hoạt độngĐường cơ sở hiệu suất và hiệu quả của chất lượng nguồn cấp dữ liệu nước trênnước thông qua màng FO đã được xác định thông qua mộttập hợp các thí nghiệm quy mô băng ghế dự bị. Một hệ thống được thiết kế và xây dựngnghiên cứu này với một tế bào màng tế bào có một hiệu quảdiện tích bề mặt màng 0.062 m2 (bốn song song kênh 555 mmLong, 29 mm rộng, và 1.4 mm sâu). Một sơ đồ vẽ của cácHệ thống được minh họa trong hình 2. Nguồn cấp dữ liệu và vẽ giải pháp đã được táitừ xe tăng tương ứng của họ tại 1.4 L/phút thông qua FOmàng tế bào và quay lại các thùng nhiên liệu bằng cách sử dụng một máy bơm quay cánh(Procon, Murfreesboro, TN).Bộ cảm biến dòng đã được sử dụng để đo độ dẫn giải pháp,nhiệt độ, độ pH, và áp lực ở vịnh nhỏ và các cửa hàng của cácmàng tế bào. Một giám sát kiểm soát và dữ liệu mua lại (SCADA)Hệ thống được phát triển để ghi lại và kiểm soát của hệ thống hoạt độngđiều kiện (UE9-Pro, LabJack Tổng công ty, Lakewood, CO; và LabVIEW,«Dụng cụ tỷ, Austin, TX). Nồng độ của cáchòa giải pháp được duy trì liên tục trong ±125 mg/L TDS củamột giá trị đặt điểm bởi không liên tục liều lượng tập trung tổng hợpdung dịch muối biển vào giải pháp hòa bình. Nguồn cấp dữ liệu và vẽ giải phápnhiệt độ được kiểm soát bởi hệ thống SCADA và đãduy trì ở 19.0 ± 0,1 ◦C. Natri hydroxit và clohiđricaxit (khoa học Fisher, Waltham, MA) đã được liên tục thoảđể duy trì độ pH của các giải pháp nguồn cấp dữ liệu giữa 7.0 và 7,5.Nồng độ ban đầu của các thành phần nguồn cấp dữ liệu nướcduy trì liên tục trong mỗi thử nghiệm bằng cách bổ sung thêm thấm quanước với nước deionized. Điều này được thực hiện bởiduy trì liên tục tích giải pháp trong các xe tăng nguồn cấp dữ liệu bằng cách sử dụng mộtphao Van kết nối với một hồ chứa nước deionized. Hồ chứađược bố trí trên một số dư analytical cũng được kết nốiSCADA hệ thống, và nước thông qua màng FOđã được tính toán bằng cách đo sự thay đổi trong trọng lượng của các deionizednước trong reservoir.2.2.2. Băng ghế dự bị quy mô vẽ giải pháp và nguồn cấp dữ liệu giải phápCác thí nghiệm được tiến hành để xác định đảo ngượcphổ biến các tỷ lệ của muối từ giải pháp rút ra vào nguồn cấp dữ liệu. Vẽgiải pháp đã được chuẩn bị với tổng hợp nước biển muối (tức thì đại dương,Hình 2. Sơ đồ vẽ của FO băng ghế dự bị-scale hệ. Vòng tròn biểu thị dẫn(C), áp lực (P), chảy đầu dò tỷ lệ (F), và độ pH được cài đặt trong vẽ và nguồn cấp dữ liệu giải phápvòng.Mentor, OH) hòa tan trong nước deionized. Vẽ nồng độ giải pháptừ 5 tới 35 g/L mỗi 5 g/L và 70 g/Lđược sử dụng trong các thí nghiệm. Trước khi mỗi thử nghiệm, cả haivẽ và nguồn cấp dữ liệu giải pháp vòng được flushed với deionized nước.Thí nghiệm được tiến hành cho khoảng 4 h.Thí nghiệm cũng được tiến hành với ba loại suynguồn cấp dữ liệu chất lượng nước, bao gồm tiêu thụ nước thải xử lý trung học và đại họctừ Denver nước tái chế thực vật (DWRP, Denver, CO)và ảnh hưởng phun ra bề mặt nước từ sông Platte Southhạ lưu của Denver, co thí nghiệm đã được sử dụng để xác địnhhiệu quả của chất lượng nước nguồn cấp dữ liệu về hiệu suất quá trình, bao gồm cảnước tuôn ra, màng bẩn, và từ chối tan.2.2.3. đo tan vận tảiNguồn cấp dữ liệu dẫn liên tục theo dõi và ghi lạitrong cuộc thử nghiệm quy mô băng ghế dự bị. Trong ODMP dẫn nguồn cấp dữ liệu tăngbởi vì vẽ giải pháp solutes khuếch tán vào các giải pháp nguồn cấp dữ liệu [18].Độ dẫn điện trong nguồn cấp dữ liệu, tăng tốc độ không đổi trong tất cả các thí nghiệmtrong nghiên cứu này. Cụ thể đảo ngược TDS thông đã được tính toán bởiđo mức độ dẫn nguồn cấp dữ liệu tăng (trong mS-cm/m2-h),chuyển đổi để tuôn ra khối lượng (mg-TDS/m2-h), và phân chia của nướcthông qua màng FO. Tính toán này cung cấp một thước đokhối lượng của TDS đó khuếch tán vào các giải pháp nguồn cấp dữ liệu/ lít của nguồn cấp dữ liệu khuếch tán vào giải pháp vẽ (tức là, các đơn vị của mg/L).Trong một thử nghiệm (35 g/L giải pháp rút ra nước biển với deionizednước nguồn cấp dữ liệu), mẫu để phân tích nguồn cấp dữ liệu đã được rút ra tại cácbắt đầu và kết thúc của thử nghiệm. Phân tích kết quả đã được sử dụngđể xác minh cụ thể đảo ngược TDS thông có nguồn gốc từ tính dẫn điệnđo lường và để cung cấp thêm chi tiết về sự đóng góp tương đốicủa mỗi vẽ giải pháp chất tan. Phân tích ion được tiến hànhbằng cách sử dụng sắc ký (IC) một hệ thống ion Dionex DC80 (Dionex,Sunnyvale, CA) cho anion, và Optima 3000 quy nạp cùnghuyết tương (ICP) phối (Perkin Elmer, Norwalk, CT) chocation/kim loại.420 T.Y. Cath et al. / tạp chí khoa học màng 362 (2010) 417-426Hình 3. Sơ đồ dòng chảy của các hệ thống phụ SWRO bằng cách sử dụng một màng ba giai đoạnmảng.Từ chối của dấu vết hóa chất hữu cơ của virgin FO màngnghiên cứu ở quy mô băng ghế dự bị để xác định đường cơ sở từ chối trong cácsự vắng mặt của màng tế bào sửa. Deionized nguồn cấp dữ liệu nước được tăng vọtchọn các hóa chất hữu cơ, bao gồm cả diclofenac, gemfibrozil,naproxen và acid salicylic ở nồng độ của 500 ng/L mỗi. Tổng hợpnước biển (35 g/L biển muối) đã được sử dụng như là một giải pháp vẽ. CácHệ thống được sử dụng cho 48 h đủ thời gian để tích lũydấu vết hóa chất hữu cơ trong dung dịch hòa và đủkhối lượng sản xuất mẫu để phân tích các hợp chất hữu cơbằng cách sử dụng sắc ký khí/trọng lượng phổ (GC/MS) [31

Kết quả (Việt) 2:

2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Màng
Innovations Hydration Công nghệ (Albany, OR) cung cấp FO
màng cho nghiên cứu này. Màng từ sản xuất duy nhất
diễn viên đã được sử dụng để giảm thiểu biến đổi trong kết quả do nhỏ
khác biệt về đặc điểm màng giữa sản xuất
theo lô. Tấm phẳng FO màng được sử dụng trong cả hai benchand
thí nghiệm mô thử nghiệm. Màng SWRO (SW30-2540, Dow
Filmtec, Edina, MN) đã được lựa chọn cho các hệ thống thí điểm RO và được
sử dụng trong thí điểm quy mô thí nghiệm RO-FO. Những màng này đã được
lựa chọn để từ chối của họ cao muối (99,4% NaCl từ chối [30]) và
áp suất hoạt động cao cho phép sản xuất tập trung
giải pháp hòa.
2.2. Thí nghiệm Bench quy mô
2.2.1. Thiết kế hệ thống băng ghế dự bị quy mô và hoạt động
hiệu suất cơ bản và ảnh hưởng của chất lượng nước cấp trên
dòng nước qua màng FO đã được xác định thông qua một
loạt thử nghiệm băng ghế dự bị quy mô. Một hệ thống được thiết kế và xây dựng
cho nghiên cứu này với một màng tế bào có một hiệu quả
diện tích bề mặt màng của 0,062 m2 (bốn kênh song song 555 mm
dài, rộng 29 mm và 1,4 mm sâu). Bản vẽ sơ đồ mạch của
hệ thống được minh họa trong hình. 2. Thức ăn và vẽ giải pháp đã được tái tuần hoàn
từ bể của mình ở mức 1,4 lít / phút qua FO
màng tế bào và trở lại với xe tăng sử dụng một máy bơm cánh gạt quay
(ProCon, Murfreesboro, TN).
Trong dòng cảm biến được sử dụng để đo độ dẫn giải pháp ,
nhiệt độ, pH, và áp lực tại các cửa và các cửa hàng của
màng tế bào. Một điều khiển và thu thập dữ liệu giám sát (SCADA)
Hệ thống được phát triển để ghi lại và kiểm soát hoạt động của hệ thống
các điều kiện (UE9-Pro, Labjack Corporation, Lakewood, CO, và LabVIEW,
National Instruments, Austin, TX). Nồng độ của các
giải pháp hòa được duy trì liên tục trong vòng ± 125 mg / L TDS của
một tập giá trị điểm bằng tổng hợp liên tục Cách dùng tập trung
giải pháp muối biển vào bồn chứa dung dịch hòa. Thức ăn và vẽ giải pháp
nhiệt độ được kiểm soát bởi hệ thống SCADA và được
duy trì ở mức 19,0 ± 0,1 ◦C. Sodium hydroxide và hydrochloric
acid (Fisher Scientific, Waltham, MA) đã liên tục liều
để duy trì pH của dung dịch thức ăn giữa 7.0 và 7.5.
Nồng độ ban đầu của các thành phần nước cấp được
duy trì thường xuyên trong mỗi thí nghiệm bằng cách bổ sung thêm thấm
nước với nước cất. Điều này đã được thực hiện bằng cách
duy trì khối lượng liên tục dung dịch trong bể cấp sử dụng một
van phao kết nối với một hồ chứa nước khử ion. Các hồ chứa
đã được định vị trên một cân phân tích cũng đã được kết nối
với hệ thống SCADA, và thông lượng nước qua màng FO
đã được tính toán bằng cách đo sự thay đổi trọng lượng của các ion
trong nước reservoir.2.2.2. Giải pháp hòa Bench quy mô và nguồn cấp dữ liệu các giải pháp
thí nghiệm bổ sung được tiến hành để xác định đảo ngược
tỷ lệ khuếch tán của các muối trong dung dịch hòa vào thức ăn. Vẽ
giải pháp đã được chuẩn bị với muối nước biển nhân tạo (Dương tức,
hình. 2. vẽ Schematic của FO hệ thống băng ghế dự bị quy mô. Circles biểu dẫn
(C), áp suất (P), tốc độ (F chảy), và đầu dò pH cài đặt trong vẽ và các giải pháp nguồn cấp dữ liệu
các vòng.
Mentor, OH) hòa tan trong nước khử ion. Vẽ nồng độ dung dịch
khác nhau, 5-35 g / L trong thời gian 5 g / L và 70 g / L
đã được sử dụng trong các thí nghiệm. Trước mỗi thử nghiệm, cả
vẽ và vòng giải pháp thức ăn đã được rửa bằng nước khử ion.
Các thí nghiệm được tiến hành trong khoảng 4 h.
Các thí nghiệm cũng được tiến hành với ba loại suy
tính nước cấp, bao gồm cả nước thải được xử lý học và đại học
từ các nhà máy tái chế nước Denver (DWRP, Denver, CO)
và nước thải bị ảnh hưởng nước mặt từ sông South Platte
hạ lưu của Denver, CO. Các thí nghiệm được sử dụng để xác định
ảnh hưởng của chất lượng nước cấp vào quá trình thực hiện, bao gồm cả
dòng nước, tắc nghẽn màng, và từ chối chất tan.
2.2.3. Đo chất tan vận chuyển
thức ăn dẫn được liên tục theo dõi và ghi lại
trong quá trình kiểm tra băng ghế dự bị quy mô. Trong ODMP nguồn cấp dữ liệu dẫn điện tăng
vì chất tan giải pháp hòa khuếch tán vào dung dịch thức ăn [18].
Sự dẫn thức ăn tăng lên với một tốc độ không đổi trong tất cả các thí nghiệm
trong nghiên cứu này. Ngược lại cụ thể TDS thông lượng đã được tính toán bằng cách
đo tỷ lệ thức ăn dẫn tăng (trong mS-cm / m2-h),
chuyển đổi để thông tin đại chúng (mg-TDS / m2-h), và chia cho các nước
thông qua màng FO. Tính toán này cung cấp một phép đo
khối lượng của TDS mà khuếch tán vào các giải pháp nguồn cấp dữ liệu
cho mỗi lít thức ăn khuếch tán vào các giải pháp hòa (tức là, các đơn vị mg / L).
Trong một thí nghiệm (35 g dung dịch / L nước biển hòa với ion
thức ăn nước ), mẫu phân tích của các thức ăn đã được rút ra ở
đầu và cuối của thí nghiệm. Kết quả phân tích được sử dụng
để xác minh các thông lượng TDS ngược cụ thể bắt nguồn từ tính dẫn
đo và để cung cấp thêm chi tiết về sự đóng góp tương đối
của mỗi chất tan giải pháp hòa. Phân tích Ion được tiến hành
bằng cách sử dụng một phương pháp sắc ký ion Dionex DC80 hệ thống (IC) (Dionex,
Sunnyvale, CA) cho các anion, và Optima 3000 quy nạp cùng
plasma (ICP) quang phổ (Perkin Elmer, Norwalk, CT) cho
các cation / kim loại.
420 TY Cath et al. / Tạp chí Khoa học Membrane 362 (2010) 417-426
Fig. 3. Sơ đồ dòng chảy của hệ thống phụ SWRO sử dụng một ba giai đoạn màng
mảng.
Loại bỏ dấu vết hóa chất hữu cơ bởi trinh nữ FO màng đã được
học ở băng ghế dự bị quy mô để xác định đường cơ sở từ chối trong
trường hợp không có tắc nghẽn màng. Nước cấp Deionized đã tăng vọt
với các hóa chất hữu cơ lựa chọn, bao gồm cả diclofenac, gemfibrozil,
naproxen, và axit salicylic với nồng độ 500 ng / L mỗi. Tổng hợp
nước biển (35 g / L muối biển) đã được sử dụng như một giải pháp hòa. Các
hệ thống được vận hành trong 48 h để cho phép đủ thời gian để tích lũy
các hóa chất hữu cơ vi lượng trong các giải pháp thu hút và đủ
khối lượng để sản xuất mẫu để phân tích các hợp chất hữu cơ
bằng sắc ký khí / phổ khối phổ (GC / MS) [31