正渗透

更新时间:2022-01-13 14:33

正渗透是一种自然现象,但同样也是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术,它是依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程,是世界膜分离领域研究的热点之一。

简介

正渗透是指水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液,一种为具有较低渗透压的原料液(Feed solution),另一种为具有较高渗透压的驱动溶液(Draw solution),正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力,才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。当对渗透压高的一侧溶液施加一个小于渗透压差(aTr)的外加压力(△P)时,水仍然会从原料液压~侧流向驱动液—侧,这种过程叫做压力阻尼渗透(Pressure-retarded osmosis,PRO)。压力阻尼渗透的驱动力仍然是渗透压,因此它也是一种正渗透过程。

前景

相对于压力驱动的膜分离过程如微滤超滤反渗透技术,这一技术从过程本质上讲具有许多独特的优点,如低压甚至无压操作,因而能耗较低;对许多污染物几乎完全截留,分离效果好;低膜污染特征;膜过程和设备简单等。在许多领域,特别是在海水淡化、饮用水处理和废水处理中表现出很好的应用前景。

作为一种新型的技术,近年来,以美国、以色列和新加坡为代表的国家投入大量资金进行研究,并且取得了阶段性成果。而国内的研究刚刚起步,还未见相关的应用报道。虽然国内近两年开始有文章介绍这一技术,但是都不够系统或准确。针对以上情况,本文就正渗透膜技术在水处理中的应用进展作以综述。

核心

如果要实现正渗透技术淡化海水或者净化水质的话,其中有两个核心。

一、相关的正渗透膜技术,二、便是驱动溶液的配制。

不同于反渗透膜技术需要高压和相关膜技术,正渗透技术对于驱动溶液的高效性、低能耗性、可重复利用性十分依赖。

常常在使用过程中将碳酸氢铵/氨水混合成驱动溶液,将“低”浓度的海水“吸”过来。而正渗透膜起到一个选择性通过的作用,然后再将被稀释过的溶液适度的加热分解成氨气二氧化碳,剩下的就是干净的水了。如此循环下去从而得到纯度较高的水。这个过程比多级闪蒸节省了85%的能量。

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