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Keywords:

  • membrane filtration;
  • particle deposition;
  • roughness;
  • atomic force microscopy;
  • deposit morphology

Abstract

The initial rate of colloid deposition onto semi-permeable membranes is largely controlled by the coupled influence of permeation drag and particle-membrane colloidal interactions. Recent studies show that the particle-membrane interactions are subject to immense local variations due to the inherent morphological heterogeneity (roughness) of reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes. This experimental investigation reports the effect of membrane roughness on the initial deposition of polystyrene latex particles on a rough NF membrane during cross flow membrane filtration under different operating pressures and solution chemistries. Atomic force microscopy was used to characterize the roughness of the membrane and observe the structure of particle deposits. At the initial stages of fouling, the AFM images show that more particles preferentially accumulate near the “peaks” than in the “valleys” of the rough NF membrane surface.

Le taux initial de la déposition colloïdale sur des membranes semi-perméables est largement contrôlé par l'influence couplée entre la traînée de perméation et les interactions colloïdales membrane-particules. Des études récentes montrent que les interactions membranes-particules sont sujettes à d'immenses variations locales en raison de l'hétérogénéité morphologique inhérente (rugosité) des membranes d'osmose inverse (RO) et de nanofiltration (NF). Cette étude expérimentale décrit l'effet de la rugosité des membranes sur la déposition initiale de particules de latex de polystyrène sur une membrane NF rugueuse lors de la filtration des membranes en écoulement transversal pour différentes conditions opératoires et compositions chimiques des solutions. On a eu recours à la microscopie à force atomique pour caractériser la rugosité de la membrane et observer la structure des dépôts de particules. Aux stades initiaux du refoulement, les images AFM montrent que les particules s'accumulent préférentiellement près des «pics» plutôt que dans les «vallées» de la surface de membrane NF rugueuse.