正向渗透分离
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正向渗透膜分离技术简介
正向渗透膜(FO)分离的出现
• FO用于海水淡化是其研究最广泛的领域 • 最早Batchelder将挥发性物质溶于海水中制成提取液， 利用FO工艺从海水中提取淡水 • 1965年Glew首次提出将提取液中的溶质进行分离和循 环 • 1972年Frank利用可沉盐作为提取液溶质，正向渗透 使水分进入提取液，然后除去可沉盐得到洁净水。 • 1975年Kravath使用醋酸纤维素膜作为半透膜，葡萄 糖溶液作为提取液进行海水淡化，之后Stache将葡萄 糖改为果糖，但两人均并未对产物进行分离 • 1992年Yaeli使用蔗糖溶液做提取液，采取FO膜和低 压RO膜组合，发明了连续流的海水淡化工业，但产水 率较低。Fra bibliotek • 如图所示
•
渗透
反渗透 正向渗透
正向渗透膜分离技术近期 研究
• FO工业的关键在于提取液的选择 • 同时FO不能完成产物的分离，一般需要需要和其他工艺向耦合 • 在海水淡化中，McGinnis发明了一套提取液循环利用的两阶段 FO工艺，并使用高渗透势的提取液以提高产水率。 • 工艺如图所示：
浓缩KNO3溶液 水
第二级FO膜系统
（提取液为饱和 SO2溶液）
加热
海水
第一级FO膜系统 （提取液为KNO3）
稀释KNO3溶液
冷凝
KNO3析出
稀释so2 溶液
SO2
• McCutcheon等研究了一种新型的FO海 水淡化工艺，采用易溶气体氨气和CO2 制成提取液，可以获得非常大的渗透压， 并且可以在较低温度下（60℃）热解成 CO2和氨气便于循环利用。
正向渗透膜分离技术原理
• 正向渗透膜分离技术和反渗透分离类似， 是水分子从半透膜的一侧扩散到另一侧， 截留溶质分子和离子。与压力驱动膜分 离过程不同的是，正向渗透的驱动力是 半透膜两侧的渗透压差 。正向渗透过程 水分子从选择性透过膜化学势高的一侧 扩散到化学势低的一侧，而压力延缓渗 透是正向渗透和反渗透的中间过程，水 压作用于渗透压梯度的反方向，水的净 通量仍然是向浓缩液方向。
正向渗透膜分离技术的问题
• 目前，关于正向渗透的研究中还存在三 个主要问题： • 适合于FO工艺的半透膜 • 合适的提取液及其浓缩液回用工艺 • 膜污染问题
正向渗透膜(FO)分离的出现
• FO用于海水淡化是其研究最广泛的领域 • 最早Batchelder将挥发性物质溶于海水中制成提取液， 利用FO工艺从海水中提取淡水 • 1965年Glew首次提出将提取液中的溶质进行分离和循 环 • 1972年Frank利用可沉盐作为提取液溶质，正向渗透 使水分进入提取液，然后除去可沉盐得到洁净水。 • 1975年Kravath使用醋酸纤维素膜作为半透膜，葡萄 糖溶液作为提取液进行海水淡化，之后Stache将葡萄 糖改为果糖，但两人均并未对产物进行分离 • 1992年Yaeli使用蔗糖溶液做提取液，采取FO膜和低 压RO膜组合，发明了连续流的海水淡化工业，但产水 率较低。Fra bibliotek • 如图所示
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渗透
反渗透 正向渗透
正向渗透膜分离技术近期 研究
• FO工业的关键在于提取液的选择 • 同时FO不能完成产物的分离，一般需要需要和其他工艺向耦合 • 在海水淡化中，McGinnis发明了一套提取液循环利用的两阶段 FO工艺，并使用高渗透势的提取液以提高产水率。 • 工艺如图所示：
浓缩KNO3溶液 水
第二级FO膜系统
（提取液为饱和 SO2溶液）
加热
海水
第一级FO膜系统 （提取液为KNO3）
稀释KNO3溶液
冷凝
KNO3析出
稀释so2 溶液
SO2
• McCutcheon等研究了一种新型的FO海 水淡化工艺，采用易溶气体氨气和CO2 制成提取液，可以获得非常大的渗透压， 并且可以在较低温度下（60℃）热解成 CO2和氨气便于循环利用。
正向渗透膜分离技术原理
• 正向渗透膜分离技术和反渗透分离类似， 是水分子从半透膜的一侧扩散到另一侧， 截留溶质分子和离子。与压力驱动膜分 离过程不同的是，正向渗透的驱动力是 半透膜两侧的渗透压差 。正向渗透过程 水分子从选择性透过膜化学势高的一侧 扩散到化学势低的一侧，而压力延缓渗 透是正向渗透和反渗透的中间过程，水 压作用于渗透压梯度的反方向，水的净 通量仍然是向浓缩液方向。
正向渗透膜分离技术的问题
• 目前，关于正向渗透的研究中还存在三 个主要问题： • 适合于FO工艺的半透膜 • 合适的提取液及其浓缩液回用工艺 • 膜污染问题