正渗透技术研究进展综述

正渗透是利用溶液自然渗透压差为驱动力的一种低能耗净水技术,近年来备受人们的关注。该文介绍了正渗透原理,综述了影响正渗透过程的两个关键因素(汲取液和正渗透膜)的最新研究现状,最后总结了正渗透在海水淡化、废水处理、能源开发及食品加工领域的最新应用进展。

葡萄糖、蔗糖、果糖作正渗透汲取液溶质的对比实验研究

采用1种新型的聚酰胺(PA)正渗透膜,分别研究了葡萄糖、蔗糖、果糖作正渗透汲取液溶质时,不同汲取液(DS)含量、不同膜朝向下的水通量变化规律。结果表明,当膜的活性层朝向汲取液模式(AL-DS模式)时,随着DS含量的增大,3种糖对应水通量均增大,但水通量的增加量均随含量的提高而减小,蔗糖对应水通量的增加量高于葡萄糖和果糖;当膜的活性层朝向原料液(FS)模式(AL-FS模式)时,水通量远小于AL-DS模式下的水通量,随着DS含量的增大,3种糖对应水通量都几乎不变,增至高含量时,水通量反而略有下降;在2种模式下,DS含量相同时,果糖对应的水通量最大,葡萄糖次之,蔗糖最小。

正渗透膜污染及其清洗研究进展综述

正向渗透技术是一种能耗低、水回收率高、污染物截留能力强的新型膜分离技术。但是正向渗透过程中存在的膜污染问题会限制其进一步应用。该文归纳了正向渗透膜污染的分类,包括有机污染、无机盐类结晶污染、胶体颗粒污染、微生物污染及这四种膜污染形成的原因。介绍了正渗透膜污染的主要影响因素,包括溶液组成、膜材质、水力条件、环境条件等。简介了正向渗透膜污染的清洗方法,包括错流清洗和回流清洗;最后对该领域未来的研究方向做了一些展望。

便携式正渗透净水袋原理样机的耐用性能研究

以实际湖水为原水,以葡萄糖溶液为汲取液,用一种便携式正渗透净水袋原理样机,研究了温度、压强等操作条件对其耐用性能的影响,探索了正渗透净水袋原理样机性能恢复的方法。结果表明,在25~45°C的范围内,随着温度的升高,净水袋原理样机的产水量在整个实验过程的衰减程度明显增大,最大可达37.72%;在0~1 700 Pa的范围内,随着压强的提高,产水量在整个实验过程的衰减程度有所增大,但增加幅度较小,衰减程度最大仅为12.85%;对受污染的正渗透膜进行简单的错流清洗即可恢复90%以上的产水量,最高可达到99.41%。

正渗透过程中的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,利用Materials Studio 6.0软件模拟计算了H_2O、Na^+、Cl^-在正渗透膜内的扩散系数。同时模拟研究了三种不同环境温度、溶液浓度下,三种粒子在正渗透膜内扩散系数的变化规律。实验结论与模拟结果一致,即溶液浓度不变的情况下,扩散系数随着温度的升高而增大;环境温度不变的情况下,扩散系数随着溶液浓度的增大而减小。

混凝预处理及膜面流速控制对微滤膜污染的影响研究

为研究膜面流速和混凝预处理对微滤过程膜污染的综合影响,用旋流式膜混凝反应器进行了不同流量、入口管径、混凝剂投加量下的除浊试验。结果表明,直接微滤时,高膜面流速加剧了初期膜的孔堵污染,但抑制了滤饼层的累积,适于长期运行;在质量浓度为0-18 mg/L范围内增大聚合氯化铝（PAC）投加量可显著抑制膜过滤阻力的增长;以速度梯度（G）表征絮体状态,由于絮体尺寸和错流的综合作用,投加混凝剂后,G在20-70 s^-1范围内,414.64 s^-1时微滤膜污染较轻。

改性正向渗透膜研究进展综述

对近年来正向渗透膜的不同制备方式及为了达到更优性能所使用的共混、物理涂覆、化学涂覆、植入纳米材料等改性手段进行了概况总结。梳理了正向渗透膜最新研究进展,分析表明改善正向渗透膜的支撑层厚度、表面亲水性是未来研究发展主流。

正向渗透除硼试验研究

以KCl、MgCl_2溶液为汲取液(DS),研究了正向渗透(FO)除硼过程中汲取液种类与浓度对水通量、反向溶质通量以及除硼效果的影响。结果表明:随着汲取液溶质浓度增大,水通量呈非线性增加且增加幅度逐渐减小,KCl汲取液对应的水通量随溶质浓度的增长率高于MgCl_2汲取液;反向溶质通量的增长规律与水通量的变化规律相似,KCl汲取液对应的反向溶质通量远大于同浓度MgCl_2汲取液;KCl汲取液的FO过程对硼的截留率大于同浓度MgCl_2汲取液;以KCl、MgCl_2溶液为汲取液的正向渗透均能将含硼水中硼的质量浓度从5 mg/L降低至0.5 mg/L,符合我国《生活饮用水卫生标准》对硼的要求。

纳米材料改性正渗透膜研究进展

为制备新型纳米材料改性正渗透膜提供理论依据和技术参考,对三醋酸纤维素(CTA)和薄膜复合(TFC)两种正渗透膜的纳米材料改性研究进行了综述.CTA膜的纳米材料改性方法主要为接枝改性和共混改性.TFC膜的纳米材料改性通常是分别对其支撑层和活性层进行单体改性.通过纳米材料改性,膜的亲疏水性和内部结构得以改善,膜分离性能得以提升.

三醋酸纤维(CTA)正渗透膜活性层朝向对正渗透过程的影响

本文通过在线实时监测研究了三醋酸纤维(CTA)正渗透膜的活性层在朝向料液(AL-FS)和汲取液(AL-DS)两种模式下的正渗透水通量、反向溶质通量、特性反向溶质通量等因素及其变化规律。在实验室条件下模拟了三醋酸纤维膜(CTA)对于不同浓度苦咸水的处理,当苦咸水浓度为2000ppmNaCl、5000ppmNaCl、8000ppmNaCl时,CTA膜活性层朝向对脱盐率几乎没有影响,AL-FS模式和AL-DS模式的脱盐率分别为96.49%和96.13%、97.40%和96.38%、98.04%和96.81%。研究结果对于进一步开发CTA正渗透系统和实用化具有重要意义。

两种正渗透膜的对比试验研究

以不同浓度的葡萄糖、蔗糖溶液作为正渗透汲取液,对比了三醋酸纤维素(CTA)膜和聚酰胺(PA)膜在不同膜朝向下的水通量变化情况。结果表明:当膜的活性层朝向汲取液(ALDS)时,相同汲取液浓度的PA膜水通量高于CTA膜,且随着汲取液浓度的增大,两种FO膜的水通量均增大,但水通量的增幅均随浓度的提高而减小,且蔗糖汲取液对应水通量的增幅高于葡萄糖汲取液;当膜的活性层朝向原料液(AL-FS)时,两种FO膜的水通量均远小于AL-DS模式下的水通量,此时相同汲取液浓度的CTA膜水通量反而高于PA膜,对于CTA膜,水通量变化规律与ALDS模式相似,对于PA膜,随着汲取液浓度的增大,水通量几乎不变,增至高浓度时,水通量反而略有下降。

小型正渗透静态膜组件的净水实验

以葡萄糖溶液为汲取液,用1种小型正渗透静态膜组件,研究了温度、压强等操作条件对正渗透膜脱盐性能的影响,以及正渗透膜对实际污水中污染物的截留效果。结果表明,在15~45℃的温度范围内,2、5和8 g·L^(-1)的苦咸水对应的产水量均随温度的升高而增大,脱盐率则均随温度的升高而减小;在0~1 700 Pa的压强范围内,2、5和8 g·L^(-1)的苦咸水对应的产水量均随压强的提高而增大,苦咸水浓度越高,对应的产水量增幅越大,2 g·L^(-1)苦咸水的脱盐率随压强的提高而增大,5 g·L^(-1)苦咸水的脱盐率随压强的提高呈先增后减的趋势,8 g·L^(-1)苦咸水的脱盐率则随压强的提高而减小;膜组件对实际污水中的污染物均有较好的截留效果,总硬度及硫酸盐的去除率分别为94.55%和96.13%。