正渗透技术研究综述及应用展望

正渗透技术是近年来新兴的水处理技术,其研发初始即指向各种高难度废水的处理回用及物料分离领域,是一项有广阔发展空间的水处理技术。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。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。     

正渗透-膜蒸馏集成工艺处理海岸带城市生活污水应用研究

为考察正渗透-膜蒸馏(FO-MD)集成工艺用于海岸带城市污水处理的可行性并提高工艺性能,系统研究了FO-MD集成工艺运行参数及影响规律,利用自制的FO-MD集成装置考察工艺通量性能及污染物去除效果。结果表明,MD过程能够实现FO汲取剂的高效回收,较高的汲取液温度有利于提高FO-MD集成工艺产水量,集成工艺对生活污水中大部分污染物具有较好的截留性能,去除率均达90%以上。该集成工艺将FO技术低污染倾向和MD技术高截留率的优势叠加,同时有效地缓解了FO过程驱动力下降及MD膜润湿潜在风险。     

基于正渗透的水处理组合工艺应用研究进展

正渗透分离技术是一种由溶液渗透压差作为驱动力自发进行的膜分离工艺,该过程不需外加操作压力,运行能耗低,且正渗透膜的污染程度轻、污染后易清洗,因此正渗透膜处理技术成为了当前水处理领域研究热点。然而,正渗透汲取液的再生困难使其难以作为独立的工艺应用于水处理领域,在实际的运行中需要与其他工艺组合应用。通过对正渗透及其它水处理工艺的特征进行归纳,介绍了基于汲取液再生和直接利用的组合方式,阐述了正渗透作为深度处理预处理工艺的应用,分析了正渗透组合工艺对其它膜分离工艺的替代潜力。最后,总结并展望了正渗透组合工艺在水处理各领域中的应用。     

改性水凝胶在正渗透工艺中的应用

介绍了近年来通过添加各种物质(如纤维、碳纳米管与致孔剂等)对水凝胶进行改性来提高其吸水性能的方法,并且作为汲取剂应用于FO工艺,以此可获得更高的渗透压,从而提高工艺水通量。叙述了各种环境刺激(温度、电场、气体与磁场等)响应水凝胶的研究进展及其在FO工艺中的应用;通过环境刺激使水凝胶作为汲取剂易于脱水回收,降低FO工艺的能耗。认为对水凝胶进行针对性的功能设计,可以提高水凝胶的吸水性与脱水性,并且可作为汲取剂应用于FO工艺,以此获得高水通量,并且能以较低能耗的方式实现其在正渗透过程中的回收利用。     

葡萄糖酸盐用作正向渗透汲取液的应用研究

正向渗透是近年新兴的膜分离技术,具有低能耗、低污染、高回收等特点,其应用受到极大的关注。汲取液是决定正向渗透过程驱动力的主要因素,也是正向渗透技术的核心问题。文章采用可再生的葡萄糖酸盐作汲取液,将其应用于正向渗透分离过程,相对于氯化钠作为汲取液时,取得了相当的水通量和较低的盐通量。其中以葡萄糖酸钾和葡萄糖酸钠为汲取液的性能更为优越。该项研究有望用于食品加工如果汁浓缩中,从而达到保护果汁中维生素及节能减排的目的。     

碳酸氢铵为汲取液正渗透海水淡化研究

正渗透技术因低能耗、低膜污染和高回收率等优点逐渐成为膜分离技术的研究热点。本文以碳酸氢铵溶液为汲取液、0.6mol/L氯化钠溶液为模拟海水进行了正渗透实验,研究了不同操作条件下正渗透水通量的变化规律和汲取液部分解吸-吸收过程中氨解吸率、氨吸收率以及解吸能耗的变化。结果表明,提高进料流量和汲取液浓度,正渗透过程水通量增加;提高吸收塔进料流量,氨吸收率增加,操作条件对氨解吸率影响较小;海水淡化正渗透系统能耗主要用于汲取液解吸过程,降低解吸塔进料浓度可以降低解吸过程的能量消耗。在优化的工艺条件下,正渗透过程水通量为13.6L/(m~2·h),汲取液回收利用率达到99%,海水淡化产水总溶解固体(TDS)不高于1000mg/L,系统吨水耗电量约为195kW·h。实验结果对正渗透过程的工业化应用具有指导意义。     

温敏磁性纳米颗粒正渗透汲取剂的制备及性能研究

开发了3种不同表面负电荷量的温敏磁性纳米颗粒NP1、NP2、NP3,并用作正渗透汲取剂。正渗透实验中三者均表现出良好的汲取性能,特别是NP3,平均产生8.77 L/(m~2·h)的水通量。通过高温条件下的磁回收,三者回收率均达到90%以上。此外,重复使用10次后,3种汲取剂性能未出现明显衰减。细胞毒性实验表明3种汲取剂均无细胞毒性,具有良好的生物相容性。     

正渗透汲取液的研究进展

正渗透是以膜两侧汲取液和原料液之间的渗透压差为驱动力,使水从原料液(较低渗透压)一侧自发传递到汲取液(较高渗透压)一侧的膜分离技术。汲取液是影响正渗透分离性能的重要因素之一,然而目前使用的大多数汲取液面临反向溶质渗透严重和再生能耗高的问题,这导致了正渗透性能的显著下降。简要介绍了近几年国内外主要研究的新型汲取液,分析总结了不同汲取液的优点及其应用范围。     

正渗透在煤化工废水零排放处理工艺中的应用研究

对正渗透在煤化工废水零排放工艺中的布置位置、汲取液优选、膜污染等方面进行了研究。结果表明,在没有废热可利用的前提下,与NH4HCO3和Mg Cl2相比,Na Cl溶液作为汲取液具有明显的优势。利用正渗透浓缩生化进水时,高浓度酚的存在会损坏正渗透膜,因此,正渗透不宜设置在生化处理前端。利用正渗透浓缩生化出水时,2.5 mol/L Na Cl溶液作为汲取液,系统运行平稳,最大水回收率高达91.1%;膜污染主要以有机污染为主,而无机污染则以铁盐污染为主。     

生物乙醇原位分离技术的研究进展

生物乙醇是一种重要的可再生生物燃料,使用生物乙醇可大幅减少温室气体排放。为了建立更高效低能耗的生物乙醇回收工艺,原位分离（ISPR）技术应运而生。本文综述了近年来乙醇原位分离的研究进展,从原理及应用等进行多方面详细地介绍,包括气提、真空发酵、吸附、液-液萃取、渗透汽化、膜蒸馏等分离技术。针对分离性能、能耗成本等问题分析了不同分离技术耦合发酵过程的优势及不足,重点回顾了以渗透汽化为代表的膜分离技术,总结了渗透汽化膜材料的选择以及膜的制备方法,旨在提升乙醇分离膜性能优化乙醇分离工艺。为整合不同分离技术的特点及优势,聚焦多级耦合分离系统的开发对各级分离技术联用的性能及潜力进行剖析与评价,并在此基础上研判其发展前景。     

费托合成水相副产物混合醇渗透蒸发分离工艺

对以钴基催化剂、浆态床工艺为核心的费托合成中试装置产生的水相副产物的分离提纯过程进行了研究,针对目前混合醇多塔精馏回收工艺能耗高的问题,提出了渗透蒸发与精馏耦合的分离提纯工艺。新工艺保留传统多塔精馏回收工艺中的脱水塔和粗分塔,对原工艺中C_1~C_3混合醇-水的分离提纯采用渗透蒸发技术替代传统的精馏技术。研究结果表明:NaA型沸石分子筛渗透膜是混合醇渗透蒸发脱水适宜的膜分离材料,该渗透膜的渗透通量可达2.4 kg/(m~2·h),粗分塔塔顶产品C_1~C_3混合醇-水混合物经过渗透蒸发,混合醇中含水量由17.09%降低到0.5%以下。费托合成水相副产物混合醇经渗透蒸发-精馏耦合工艺可得到含水量低于0.5%的醇产品,与传统多塔精馏回收工艺相比,渗透蒸发-精馏耦合工艺可节能24%,节能效果显著。     

正渗透水处理关键技术研究进展

正渗透是一种新型的膜分离技术,其分离的驱动力来源于原料液和汲取液之间自然存在的渗透压差,近年来正渗透技术已在国际上得到广泛关注。简述了基于此技术的正渗透水处理过程的基本原理,指出了这种新型水处理过程的关键技术——正渗透膜和汲取液,根据各自的技术特点对其进行分类概述,并从实验室基础研究和技术的商业化进程两方面介绍了这两项关键技术取得的最新研究进展。从水通量角度对不同体系进行了简单比较,分析了各材料和方法的优缺点,并对它们的应用前景进行了展望。     

挥发性有机物回收模拟计算

针对低密度聚乙烯催化剂制备过程中会产生多组分有机尾气的问题,采用常压膜分离工艺,利用PRO/Ⅱ模拟软件对异戊烷、戊烷、四氢呋喃等有机溶剂进行了回收模拟计算。考察了冷凝温度、分离膜面积、溶剂渗透系数及分离膜渗透侧压力等工艺参数的影响。研究结果表明:冷凝温度不是决定溶剂净化度的主要指标,分离膜面积、溶剂在分离膜中的渗透系数、分离膜渗透侧压力均可显著影响净化气中VOCs的含量。对于一定的分离体系和分离净化目标,存在最优的膜面积和最低渗透系数要求。膜分离技术作为一种新兴的气体分离技术,未来可以较好地应用于高附加值有机物的回收领域。     

正渗透膜分离技术在海水淡化中的应用

<正>渗透膜分离技术具有低能耗、低污染、高回收的特点,引起了广泛的关注。目前已在海水淡化、污水净化和能源等领域得到了迅速发展。本文简述了该技术的基本原理,指出了其关键技术——正渗透膜和汲取液的最新动向,并对正渗透膜技术未来发展前景进行了展望。     

壳聚糖季铵盐汲取液的正渗透性能研究

采用超声降解方法制备了3种不同相对分子质量的壳聚糖季铵盐(CTS-QTS),通过红外光谱和凝胶渗透色谱对降解产物进行了表征,分别研究了CTS-QTS水溶液作汲取液时,CTS-QTS含量与黏度、电导率、渗透压的关系,以及不同膜朝向和汲取液CTS-QTS含量时的水通量、反向溶质通量、截盐率和水回收率等的变化规律。结果表明,正渗透膜的活性层朝向汲取液(AL-DS)模式的水通量要高于活性层朝向原料液(AL-FS)模式,但AL-DS模式下的反向溶质通量大约是AL-FS模式的2倍;在2种模式下,膜的截盐率均在99.9%以上,且AL-FS模式的截盐率略高于AL-DS。CTS-QTS汲取液的水回收性能优良。CTS-QTS有望成为低能耗型绿色正渗透汲取剂。     

蒸气渗透膜法回收有机蒸气

蒸气渗透过程属于气体膜分离技术,是回收分离有权蒸气很有效的方法.简要论述了蒸气渗透过程的分离权理-溶解扩散机理,以及其膜的选择-一般采同橡胶态膜,并且列举了应用蒸气渗透技术回收几种有机蒸气的工业化应用,如氯氟烃、丙烯、丁烯等.最后展望了蒸气渗透技术的发展前景.     

渗透汽化技术用于锂电池生产中N-甲基吡咯烷酮回收的研究进展

N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为生产锂电池的必备溶剂,需求量逐年攀升。然而在锂电池生产后期NMP以废气形式排出,将会造成环境污染和资源浪费。用水吸收NMP废气形成相应溶液是一种有效的回收方法,进而将NMP溶液回收利用可以降低锂电池生产成本,促进锂电行业绿色可持续发展。相较于蒸馏等传统工艺,采用渗透汽化技术回收NMP废液具有能耗低、高效、环保等优势。从渗透汽化膜分离技术的优势和机理展开,系统总结了用于回收NMP废液的渗透汽化膜材料和分离工艺,通过比较不同膜材料和工艺的应用范围及分离效果,指出了其相应的优缺点和适用场合,为NMP的有效利用提供合理的参考。对渗透汽化技术用于NMP回收面临的挑战进行讨论并对发展前景做出展望。     

正渗透汲取液的研究进展

综述了汲取液的研究现状,介绍了无机盐、聚合电解质、磁性纳米颗粒、智能凝胶等汲取液的性能,以及汲取液特性对正渗透工艺的影响,并对汲取液的研究前景进行了展望。     

双胺“可逆”溶剂强化正渗透脱盐及过程优化

正渗透作为非压力驱动膜脱盐技术,具有能耗低、膜污染轻、水回收率高等优点,其中汲取液的分离回收是整个正渗透技术的关键。本文提出采用双胺（TEPDA,N,N,N’,N’-四乙基-1,3-丙二胺）“可逆”溶剂经质子化-脱碳可逆循环作为正渗透汲取液进行脱盐的策略。首先,使用TEST软件预测发现,相比传统有机溶剂及单胺溶剂（如DMCHA,N,N-二甲基环己胺）,TEPDA具有较低的挥发性、较高的安全性和低生育毒性。正渗透实验发现在两种模式下TEPDA的反向通量选择性均高于DMCHA,证明TEPDA具有更好的正渗透效果。同时发现TEPDA汲取液在PRO模式下效果要优于FO模式。通过对操作条件的优化得到TEPDA汲取液的最优操作温度为30℃,最佳流速为500mL/min。在最优条件下对1%（质量分数）的氯化钠溶液进行5h的连续运行发现,TEPDA汲取液在5h后仍能保持6.09L/(m²·h)的正向渗透通量,具有连续运行的稳定性。循环实验也证明了TEPDA具有较好的循环稳定性。上述结果为双胺（TEPDA）“可逆”溶剂应用于正渗透脱盐领域提供了基础的理论指导。     

正渗透—纳滤耦合处理苦咸水脱盐工艺

以2 000 mg/L氯化钠模拟苦咸水,采用二价无机盐作为汲取液,研究了正渗透淡化苦咸水时的水通量;通过软件计算和试验研究了不同组成汲取液的纳滤性能,并且设计了二级纳滤系统用于汲取液的回收。结果表明:相同浓度时硫酸镁汲取液正渗透水通量最低,而氯化镁汲取液水通量最高;相反在纳滤过程中,硫酸镁汲取液性能最佳,氯化镁最差;稀释硫酸钠汲取液浓度为30 g/L时,二级纳滤过程可以将汲取液浓缩至初始浓度(60 g/L),并制得浓度低于500 mg/L的产水。