在脱盐前用选定的化学品处理海水可以减少生物污垢并延长过滤膜的使用寿命。确定导致生物污染的膜阻垢剂成分可能有助于使海水淡化成为更可持续的淡水来源。

“安全饮用水是一项人权，”环境科学家GracielaGonzalez-Gil说，“但大约8亿人无法获得。”联合国估计，到2030年，对淡水的需求可能超过自然水循环供应多达40%。

“海水淡化——特别是通过反渗透(SWRO)进行，它涉及在高压下通过膜对海水加压以去除盐分和杂质——已成为干旱沿海国家广泛采用的低成本饮用水来源，”Gonzalez-Gil说。同事和KAUST校友RatulDas，他现在担任能源公司ACWAPower的海水淡化研发主管，该公司在四个国家拥有16家海水淡化厂。

然而，SWRO是能源密集型的，使用过的膜会产生大量废物。海水通常用阻垢剂进行预处理，以防止盐在膜上结垢。“与其他方法相比，这些化学品的低成本有助于保持低水价，因此它们很受欢迎，”达斯说。但其中许多通过促进微生物生长而引发结垢。

Gonzalez-Gil说：“海水淡化运营商并未完全了解阻垢剂导致生物污染的原因和程度。”“测量由不同阻垢剂引起的细菌生长并将其与其化学成分联系起来可以帮助这些操作员选择生物污垢最少的产品。”

Gonzalez-Gil的团队准备了一小瓶天然海水，其中含有少量初始浓度的本土细菌。将八种常见阻垢剂中的一种添加到单独的小瓶中，他们测量了每天的细菌生长情况，并将其与没有阻垢剂的海水中的细菌生长情况进行了比较。

“我们测量了每种阻垢剂的碳、磷和氮含量，并使用核磁共振获得更详细的化学指纹，”Gonzalez-Gil说。

研究小组发现，一些阻垢剂除活性成分外还含有其他化合物。一种特殊的污染物——正磷酸盐——明显促进了细菌的生长。“令人惊讶的是，并非所有基于磷酸盐的阻垢剂都被正磷酸盐污染，”Gonzalez-Gil说，“例如HEDP(1-羟基亚乙基-(1,1-二膦酸)，它也是唯一不促进细菌生长的阻垢剂增长。”

该团队的化学指纹识别技术可以帮助制造商定制阻垢剂，使其含有更少的促进细菌生长的化合物。“减少生物污垢将减少SWRO所需的能量，”Das说。“它将降低海水淡化的成本，并通过减少温室气体排放，帮助保护地球。”

反渗透膜目前每三到五年更换一次，尽管潜在寿命为10到15年。Gonzales-Gil补充说：“最大限度地减少生物污染将延长它们的使用寿命并减少沉积到垃圾填埋场的膜废物。”

Das希望开发一种简单的低技术测试，供全球海水淡化厂使用。“我们希望消除海水淡化行业的‘黑匣子’，并推动对沙特阿拉伯和国际产生影响的更环保举措，”他补充道。

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