水和废水处理中正渗透技术的应用.doc

水和废水处理中正渗透技术的应用


该论文来源于网络，本站转载的论文均是优质论文，供学****和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。
　　[摘 要]正渗透技术是和传统膜技术不同的全新技术，其出水的水质较高、污染较小以及能耗较低，可以满足我国提倡的可持续发展战略需求，所以是备受重视的。目前在正渗透技术具备优势的过程中，还存在多方面的问题，在使用和推广上造成了一定的阻碍。基于此，本文针对正渗透技术在水和废水处理中的影响因素进行分析，以及在使用方向上提出了建议。
　　[关键词]水处理；废水处理；正渗透技术
　　中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0242-02
　　引言
　　在人口增长及经济发展的过程中，有效解决全球水资源匮乏的问题尤为重要。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，是目前世界膜分离领域研究的热点之一。目前，正渗透（FO）技术因为自身的低污染、低能耗的优势在水处理及资源使用方面备受重视，已经成为最具有发展潜力的膜分离技术。浓缩原料液能够作为汲取液在正渗透技术中循环使用，稀释汲取液能够利用磁分离、热分离及膜分离等方式得到产品纯水，并且获得再生。正渗透技术的使用过程不需要提供额外驱动压力，那么正渗透技术也就具备低运行成本及低能耗的优势。也有相关研究表示，正渗透技术具有较强的分离能力、水回收率及污染物截留率。同时，被污染的正渗透膜容易清洗和可重复使用。所以，在当下膜材料及汲取液都在不断的优化，正渗透技术在水资源使用方面具有很大的使用前景[1]。
　　1正渗透技术的原理和特点
　　
　　正渗透技术指的是将选择性分离两侧的汲取液及原料液渗透压差作为驱动力，使水分子能够从低渗透压传递到高滲透压中，膜一侧阻挡溶质，从而稀释汲取液及原料液溶的技术[2]。正渗透的过程也就是原料液侧（FS）利用选择性分离膜对低水化学势区，汲取液（DS）侧进行传递，从而阻挡溶质分子及离子的膜分离。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一侧流向驱动液一侧，这种过程叫做压力阻尼渗透（PRO）。将压力施加到渗透压差的反方向中，其与反渗透过程较为相似，但是纯水无法到汲取液侧进行扩散，此方面与正渗透流程基本相同[3]。反渗透、正渗透及压力阻尼渗透的关系公式为：
　　Jw指的是水通量，A指的是膜纯水渗透系数，σ指的是反射系数，?π指的是跨膜渗透压差，?P指的是外加压力。对于正渗透来说，外加压力为0。对于反渗透来说，外加压力比跨膜渗透压差要大。对于压力阻尼渗透来说，跨膜渗透压差要比外加压力大[4]。图1为反渗透、正渗透及压力阻尼渗透的关系。
　　
　　正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，使得水能自发地进行渗透的过程。是在反渗透技术基础上所提出的，对比反渗透技术其具备多种优势，主要包括：材料具有亲水性，能够有效的降低膜污染的机率；在分离过程中不需要外界的压力，具有较低的能源消耗；在实现脱盐的过程中回收率比较高，不需要对高浓盐水进行排放。因此能够将低环境污染，是一种对环境良好的技术。
　　2正渗透过程效率的影响因素
　　FO膜浓差极化、膜污染及膜材料、汲取液的组成等是FO过程中影响效率的主要因素，这些因素之间也会互相影响。
　　
　　浓差极化指的是在压力驱动膜在分离过程中出现的问题，主要是因为FO膜截留作用导致FS溶质聚集在膜表面，在内侧形成浓度比DS主体要高的边界层，降低了实际的跨膜渗透压差，以此缩小膜水通量，从而降低了膜分离效率。FO膜为直膜活性层及多孔支撑层构成，因为膜的不同会致使浓差极化发生位置不同，所以将在支撑层内部出现的浓差极化表示为内浓差极化ICP，而活性层表面出现的表示为外浓差极化ECP。另外，浓差极化还会促进FO膜两侧溶质传递，导致膜对污染物正向截留率降低，使DS溶质渗漏，降低逆向跨膜压差，可以选择使用合适的FO材料能够降低浓差极化的情况[5]。
　　
　　膜污染属于膜分离过程中出现的主要问题，指的是原料液中溶质（离子、分子、胶体颗粒、微粒）和膜发生化学、物理等反应，从而导致膜表面或者膜孔中出现沉积、吸附，缩小膜孔径。
　　
　　理想FO膜要求具有致密活性层，并且具有较高的溶质截留率及良好的亲水性，还能够使