多价态铁强化过碳酸钠氧化缓解页岩气产出水膜蒸馏污染的机制研究

本文创新性地提出将多价态铁（Fe(VI)/Fe(II)）与过碳酸钠（SPC）氧化体系联用，通过氧化-混凝-吸附协同作用显著缓解页岩气产出水（SGPW）膜蒸馏（MD）过程中的膜污染问题。研究证实Fe(VI)/Fe(II)/SPC-MD复合系统可使疏水性有机物降低12.22%，荧光物质减少27.28%，膜通量提升88%，为高盐废水处理提供了新型预处理策略。

　　

Highlight

本研究评估了基于过碳酸钠（SPC）的氧化系统在页岩气产出水（SGPW）膜蒸馏（MD）处理中缓解膜污染的性能，主要发现如下：

关键发现

(1) SPC基氧化系统对有机物降解和水质调节具有独特能力。其中Fe(VI)/Fe(II)/SPC系统协同效应最强，UV₂₅₄和总有机碳（TOC）去除率分别达18.14%和24.62%，还能有效转化疏水性有机物（HPO）。

(2) 氧化预处理显著改善MD性能。Fe(VI)/Fe(II)/SPC-MD系统使荧光有机物降低27.28%，疏水组分从52.19%降至39.97%，标准化通量从0.42提升至0.79。

(3) 膜表征证实氧化预处理能减少污染物沉积。电子显微镜和红外光谱显示，经处理的膜表面污染物覆盖度显著降低，接触角分析表明膜疏水性得到更好保持。

(4) 统计揭示疏水/亲水有机物和混凝效应是影响膜污染的主因。Fe(VI)/Fe(II)/SPC系统通过氧化降解、混凝和吸附三重机制，同步降低有机物浓度和疏水性，从而显著缓解污染。

结论

该研究为高盐废水处理提供了创新解决方案，通过多价态铁（Fe(VI)/Fe(II)）与SPC的协同作用，建立了氧化-膜分离耦合技术新范式，对推动页岩气废水绿色处理具有重要意义。