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正渗透技术在工业废水处理领域的应用前景

文章作者:科港环保 文章来源:科港环保 类型:行业资讯 日期:2018-09-05 16:40:12 分享:

正渗透技术是近年来新兴的工业废水处理技术,其研发初始即指向各种高难度工业废水处理回用及物料分离领域,是一项有广阔发展空间的工业废水处理技术。目前对该技术的研究重点集中在膜材料和汲取液的选择上。科港环保小编从正渗透的原理出发,介绍了正渗透膜材质及汲取液的前沿科技成果,分析了未来正渗透膜材质和汲取液选择的方向。最后,总结了正渗透技术的优势,并对正渗透的未来应用做了展望,希望能对大家能有所帮助。



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随着日益增强的环境保护意识,人们对资源的节约利用越来越重视,水作为一项人类生产生活必需的有限资源,得到了越来越多的关注。从单纯的节约用水,发展到现在对水的多次重复利用,回用水的概念在国内不再陌生,对水的回用率和回用水水质也有了严格的标准及要求。回用水从最初的简单利用,如用于冲厕、冲洗道路,发展到现在可作为工艺用水;从最初的部分回用,发展到最终零排放。随着回用水水质标准及回用率的提高,对工业废水处理工艺提出了更高的要求。对于有高水质要求的回用水,几乎都会用到膜处理工艺。反渗透技术作为目前最为经济有效的脱盐技术,已得到广泛认可。但随着对回用水水质和回收率标准的提高,反渗透技术的不足也显现出来,如较差的抗污染能力、浓缩结垢等问题已成为该技术发展的一个瓶颈。正是由于反渗透技术存在的不足,促进了正渗透技术的发展。



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一、正渗透原理对于正渗透技术的原理并不陌生,在研究反渗透技术时,就是先从渗透原理开始的,这种自然渗透现象其实就是目前正渗透技术所依据的原理。正渗透即是自然渗透,是指水从较高水化学位(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学位(或较高渗透压)一侧区域的过程。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(具有较低渗透压)一侧透过选择透过性膜到达驱动液(具有较高渗透压)一侧。当对渗透压高的一侧溶液施加一个小于渗透压差的外加压力时,水仍然会从原料液一侧流向驱动液一侧,此过程叫做压力阻尼渗透。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。



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二、正渗透核心技术正渗透如果作为商用的净水技术,需解决2个大问题:一是要使水以高通量通过半透膜,并保证膜的使用寿命以及长时间的抗污染能力;二是能将汲取驱动液的溶质从溶液中分离出来。这也即是正渗透的2个核心技术问题:一个是正渗透膜材质及结构的选择;另一个是汲取驱动溶液的选择。1、正渗透膜的材质及结构在正渗透技术中,半透膜材料是核心材料。早期研究人员使用非对称反渗透复合膜来研究正渗透过程,发现该类膜不适用于正渗透,主要原因是复合膜的多孔支撑层内产生了内浓差极化现象,大大降低了渗透过程的效率。因此,对于正渗透膜材料的研究集中在寻找渗透效率高的膜材质上,以减轻内浓差极化,解决膜通量、污染物截留率的问题。此外,还要保证膜的物理强度和耐化学性能。


综合起来,作为正渗透膜应具备以下几个特征:(1)致密、低孔隙率的皮层,具有高截留率;(2)膜的皮层具有较好的亲水性、较高的水通量;(3)膜支撑层尽量薄,孔隙率高;(4)有较高的机械强度;(5)具有耐酸碱的抗化学腐蚀能力,可以在较宽的pH范围以及各种不同组成的溶液条件下正常运行。2、驱动溶液的选择以脱盐过程为例,正渗透过程利用化学位作为驱动力,不需要与反渗透过程类似的压力驱动。提供化学位的体系为汲取驱动溶液。驱动溶液是具有高渗透压的溶液体系,由驱动溶质和溶剂(溶剂一般为水)组成。正渗透过程通过汲取驱动液从原液中吸收溶剂(一般为水),再分离驱动液的溶质溶剂,达到提纯净化的目的。这就要求驱动溶液中的溶质可以通过简单、低能耗的方法与溶剂分离,之后再循环利用,使正渗透过程能够形成一个封闭的循环体系。汲取驱动溶液是正渗透过程顺利进行的关键组成部分,其高渗透压是由驱动液中的溶质产生的。理想的驱动溶质应该具备以下特征:(1)在水中应具有较高的溶解度、较小的相对分子质量,从而能产生较高的渗透压驱动力;(2)无毒,在渗透过程环境条件下,在水中的物理化学性质稳定;(3)与正渗透膜化学相容,不与膜发生化学反应,不改变膜材料的性能和结构;(4)能够通过简单、经济的方法与水分离,能够重复使用。


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