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。     

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。     

正渗透水处理关键技术研究进展

正渗透相对于外力驱动膜分离技术压力更低、能耗小,对环境的影响也较弱,近年来颇受关注。分析了正、反渗透技术的差异,探究了正渗透技术中膜材料的不同对膜污染与浓差极化现象的影响及不同汲取液的性能,综述了其在海水淡化、废水处理和能源领域的应用。此外,通过对正渗透水处理技术研究现状的说明,明确了该技术主要在膜性能和汲取液方面存在不足,将其进一步研究改进会促进新一代水处理技术的发展和应用。     

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。     

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。     

正渗透技术在海水淡化中的应用

论述了正渗透技术的工作原理及其在海水淡化应用过程中的技术特点和主要问题,指出了正渗透膜材料和汲取液是未来研究的重点,并对正渗透技术未来的发展前景进行了展望。     

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。     

正渗透技术处理煤气化废水工艺条件研究

采用正渗透技术处理煤气化废水,研究了正渗透过程纯水透过通量与膜活性层朝向、膜面流速及汲取液的关系。结果表明,膜活性层朝向为AL-FS、膜面流速为20 cm/s时处理效果最好,处理后浓水处理量可减少50%以上。     

正渗透水处理技术研究现状及进展

简述了正渗透过程的基本原理;介绍了气体溶液、无机盐类、有机类、磁性纳米粒子、水凝胶等汲取液的性能特点及研究进展;详述了醋酸纤维素类膜、聚酰胺类薄层复合膜、水通道蛋白膜等正渗透膜的特征性能、存在问题及研究现状;综述了正渗透技术在海水淡化、污水处理和工业废水处理领域的应用研究进展;展望了正渗透水处理技术的发展前景。     

正渗透膜在水处理应用中的研究进展

叙述了正渗透(FO)技术的基本原理以及汲取液种类、膜污染和浓差极化现象对FO过程性能的影响,回顾了FO膜及其在水处理应用中的发展情况,旨在为FO技术的进一步发展提供理论基础和参考作用。介绍了3种FO膜制备的主要方法,分别是相转化法、界面聚合法和化学修饰,每种方法因原理不同而各具优势。认为FO技术以其能耗低、污染轻等优势具有良好的应用前景,其未来的发展需要从实验研究向实际应用转化,而性能优良的FO膜的制备、汲取液的选择和分离仍是FO技术研究与应用的关键核心问题。     

正向渗透膜分离技术及其应用综述

正向渗透是一项新型的利用半透膜两侧溶液渗透压差作为驱动力的膜分离技术。文章介绍了正向渗透膜分离技术的原理和影响因素,对其在各个领域(包括海水淡化、废水处理、橙汁浓缩、水袋)的研究进展进行了综述。现有的研究表明,可用于正向渗透工艺的膜不同于常规的反渗透膜,需要从膜结构开发适合的膜组件;采用NH3和CO2制备提取液是目前研究中具有应用前途的方式之一,具有产水率高且易于分离浓缩的优点。     

正渗透膜分离的研究进展

正渗透是浓度驱动的膜技术,是指水通过选择性渗透膜从高水化学势区域向低水化学势区域的传递过程。本文介绍了正渗透的基本构成（驱动力、汲取液和正渗透膜材料）,指出膜两侧的浓差极化是水通量性能的最大障碍,采用通量模型说明了膜在两种放置方向下存在的内浓差极化和外浓差极化,内浓差极化对驱动力的减小起着重要的作用;论述了膜材料、原料液浓度、汲取液浓度对正渗透和压力延迟渗透水通量的影响;此外,评述了正渗透过程的膜污染和能耗。     

温度对正向渗透的影响机制与数值模拟

正向渗透(FO)是一种以溶液自身渗透压作为推动力的膜分离技术。温度对溶液、膜的性质以及溶液与膜之间的相互作用有很大影响,进而影响FO的水通量。利用数值模拟与试验研究了温度对FO性能的影响。结果表明,当膜两侧等温时,FO水通量随着温度的升高而增大;当膜两侧不等温时,原液(FS)一侧温度的影响比提取液(DS)一侧更大,主要是因为温度升高降低了溶液黏度,强化了过膜扩散过程,而温度对DS渗透压的影响不明显。在不同温度条件下,FO水通量和热通量随流量的增大而增大,主要是由于流速的增大压缩膜表面的流体边界层,强化了传质和传热过程。     

正渗透过程中汲取质反向渗透研究进展

正渗透(FO)作为一种浓度驱动的膜技术,因其膜污染轻、能耗低和回收率高等优点而逐渐成为膜技术领域的研究热点之一。汲取质的反向渗透是正渗透过程中不可忽视的现象,但其研究相对比较滞后。本文主要介绍了汲取质反渗模型的研究进展,分析了渗透压差、膜表面流速、膜结构与膜材料、温度、汲取质种类、膜取向、离子水力半径等因素对汲取质反向渗透的影响情况,并发现汲取质的反向渗透通量可由其浓度或汲取液渗透压的一元多项式表达。总体而言,FO模式的汲取质反渗模型经过不断发展已相对比较完善,而压力阻尼渗透(PRO)模式的反渗模型则缺陷较大,有待进一步研究;此外,关于汲取质反渗过程影响因素及其影响机制的研究对于汲取质、膜材料的选择与开发,以及正渗透过程的优化均具有重要的指导作用,因此会引起越来越多的关注。     

国际正渗透膜技术研讨会IFOS2016回顾：正渗透可行吗?

回顾了2016年底在悉尼召开的国际正渗透研讨会的主要内容,概括了近年来正渗透技术研究和应用的最新进展。在膜材料方面,提高水通量应着重于降低支撑层结构参数,而不是提高分离层的渗透性能。提高分离层的截留率和耐污染性是提高膜性能的关键。对于各种类型的驱动溶质而言,无机盐很可能是最为现实可靠的驱动溶质。正渗透技术在渗透稀释和与其他分离技术的耦合过程处理高含盐污染水源中有潜在应用,然而渗透能发电在短期很难成为主流的新兴能源。     

Multi-functional forward osmosis draw solutes for seawater desalination

Forward osmosis (FO), as one of the emerging desalination technologies, has the potential to produce freshwater from a variety of water sources by utilizing the osmotic pressure gradient across a semi-permeable membrane. Drawsolution, as an essential component of any FO process, can extract watermolecules fromseawater orwastewater. An ideal draw solution should meet three essential requirements, namely high osmotic pressure, low reverse flux, and facile regeneration mechanism. The selection of proper draw solutes is especially critical for an energy-efficient FO process since the energy consumption mostly arises from the separation or regeneration of the draw solution. Recently, we developed a few multi-functional FO draw solutes, mainly aiming to enhance the FO water flux and to explore facile re-concentration methods. This review summarizes these draw solutes, including Na⁺-functionalized carbon quantum dots, thermoresponsive copolymers, hydrophilic magnetic nanoparticles, and thermoresponsive magnetic nanoparticles.     

商业正渗透膜的改性及其用于处理焦化废水的研究

正渗透技术是一种新兴的膜分离技术,在处理有机废水方面具有广阔的应用前景。分别对Poten以及HTI商业正渗透膜进行改性,并用于对焦化废水中难降解毒性小分子(吲哚和吡啶)的截留测试。探究了水相单体PIP浓度、膜朝向、汲取液浓度对改性前后两种膜水通量、J_s/J_w比值、有机物截留率的影响,以及改性前后两膜特征参数的变化。结果表明：对Poten膜和HTI膜进行界面聚合改性后,膜水通量以及J_s/J_w比值都不同程度地降低;改性后的两正渗透膜水渗透系数A、盐渗透系数B均降低,而膜结构参数S以及对NaCl和有机物的截留率均提高;其中HTI-IP复合膜对有机物的截留率(81%)明显高于IP-2(改性Poten膜)复合膜;与FO模式相比,IP-2复合膜在PRO模式下(汲取液面向活性层)具有更高的水通量及反向盐通量。此外,在两种膜朝向下,水通量及反向盐通量都随汲取液浓度的增大而增大,但是在FO模式下(料液面向活性层),通量呈现非线性增长。     

操作条件对正渗透分离性能的影响

正渗透是以渗透压差为驱动力的新型膜分离过程。采用水流分布较佳的膜池结构,研究了膜朝向、流动方式对正渗透水通量性能的影响,结果表明PRO模式（当膜的活性层朝向驱动液时）的水通量明显高于FO模式（当膜的活性层朝向原料液时）,但其衰减程度较大;在溶液浓度差相同的条件下,逆流操作更利于水通量的提高。针对FO模式和逆流条件,探讨了溶液温度对水通量和反向盐通量的影响,结果表明：膜两侧溶液温度同步升高时,正渗透过程的水通量和反向盐通量均增加,且水通量的增加幅度大于反向盐通量;单侧增加溶液的温度时,驱动液侧温度升高对水通量性能的提升效果优于原料液侧。综合考虑过程能耗和系统性能,认为单独升高驱动液温度更具实用价值。     

Use of Micellar Solutions as Draw Agents in Forward Osmosis

Recent advances in membrane technologies have enhanced the viability of water treatment strategies that employ semipermeable barriers. Forward osmosis (FO), which exploits the natural osmotic pressure gradient between a “draw” solution and a “feed” solution to produce potable water, offers a low‐energy, low‐cost alternative to more conventional treatment methods. Surfactants, because of their tendencies to aggregate into micelles and to adsorb at interfaces, provide intriguing osmotic pressures and offer exploitable properties by which draw solutions can be regenerated. The effectiveness of surfactant‐based FO using cellulose triacetate membranes has been assessed in terms of water flux and reverse surfactant diffusion using cetylpyridinium chloride, sodium dodecylsulfate, and Triton X‐100. The ratios of water flux to surfactant flux exceeded 600 L mol^?1 for all surfactants studied. Surfactant recoveries of over 99 % were achieved by ultrafiltration using regenerated cellulose membranes.