正渗透膜分离的研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术(Reverse Osmosis,RO)是一种利用压力差驱动溶质逆向渗透的分离技术。
该技术可以通过压力使溶液中的溶质逆向渗透通过半透膜而从溶液中分离出来。
正渗透膜由多层聚酯薄膜和纳米孔膜组成,孔径范围通常在纳米级别,能够有效阻隔
大部分分子和离子,从而实现溶质的分离。
与传统的膜分离技术相比,正渗透膜具有较高
的截留率和通量,能够广泛应用于水处理、海水淡化、化工、食品饮料等领域。
近年来,正渗透膜分离技术在水处理领域得到了广泛应用。
由于其高效、能源消耗低
的特点,正渗透膜广泛应用于城市供水、工业废水处理和海水淡化等领域。
通过正渗透膜
分离技术处理的水具有高纯度、低残留盐分等优点,可以满足不同领域的需求。
正渗透膜分离技术还在化工、食品饮料等领域得到了应用。
在制药工业中,正渗透膜
可以用于分离和提纯药物原料、制备高纯度药物等;在食品饮料领域,正渗透膜可以用于
果汁浓缩、乳品分离等过程中。
近年来,正渗透膜分离技术在性能和应用方面也取得了一些研究进展。
一方面,研究
人员通过改变膜材料、孔径和结构等方面的设计优化,提高了正渗透膜的分离效率和通量。
研究人员还探索了正渗透膜与其他分离技术的结合应用,如正渗透膜与电渗析、气体吸收
等技术的结合应用,进一步拓宽了正渗透膜在分离领域的应用范围。
正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展
正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展摘要:正渗透是指水在渗透压的作用下通过半透膜从高水化学势区域(或较低渗透压)自发地向低水化学势区域(或较高渗透压)传递的过程。
与压力驱动的膜分离水处理技术(比如超滤、纳滤、反渗透等)相比,正渗透具有低压、低能耗和较低的膜污染等优点。
文章介绍了正渗透的技术原理,综述了其在水处理领域的研究和应用进展,分析了目前存在的问题并展望了应用前景。
膜分离技术近年来发展迅猛,在净水处理、污水处理与回用以及工业水处理领域应用广泛。
其中反渗透(Reverse osmosis, RO)膜的膜孔径小,能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等,具有水质好、无污染、工艺简单等优点。
然而RO存在能耗较高、水回收率低、浓水排放、浓差极化和膜污染严重等问题,限制了该技术的广泛应用。
“正渗透(Forward osmosis, FO)是一种常见的物理现象,是指水通过半透膜从高水化学势区域(或较低渗透压)自发地向低水化学势区域(或较高渗透压)传递的过程。
人类很早就用该技术服务于日常生活,例如用浓盐水干燥和保存食物。
近年来研究发现正渗透技术在水处理领域具有无可比拟的优势,与外界压力驱动的RO过程相比,FO过程无需外加压力,仅依靠渗透压驱动,因此FO能耗小,膜污染相对较轻因而不需要频繁清洗。
另外FO在脱盐过程中回收率高,浓缩盐水可通过结晶分离,没有浓盐水排放,是环境友好型技术。
目前国内关于FO应用于水处理的研究较少,本文简要介绍了FO 技术的基本原理和研究进展,对国内外将FO技术应用于水处理领域的研究进展进行了详述,对存在的问题进行了分析、对应用前景进行了展望,以期将这一新型水处理技术介绍给国内水处理领域的研究人员,推动国内对于该技术的重视和研究。
1 正渗透基本原理如图1所示正渗透、反渗透和减压渗透的原理。
水和盐水两种不同渗透压的溶液分别放置在被半透膜隔开的容器两侧,在没有外界压力时,水会通过半透膜自发地从纯水侧扩散至盐水侧,使盐水侧液位升高,直到膜两侧的液位压力差与膜两侧的渗透压差相等时停止,这就是正渗透过程;当外加压力大于渗透压差(Δp>Δπ)时,水会从盐水一侧扩散至纯水一侧,这个过程称之为反渗透;对盐水侧溶液施加一个外加压力(ΔP),当外加压力小于渗透压差(ΔP<Δπ)时,水仍然会从纯水一侧扩散至盐水溶液一侧,这个过程称之为减压渗透(Pressure-retarded osmosis, PRO)。
纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展正渗透膜(Reverse Osmosis Membrane,ROM)是通过一系列物理、化学和生物过滤机制将水和其他溶液中的水分离出来的一种技术。
正渗透膜是由多个薄膜层组成的复合材料,由于其具有高选择性和高通量,被广泛应用于饮用水和工业废水的处理。
在正渗透膜领域,纳米技术正在得到越来越广泛的应用。
纳米材料具有高比表面积、高表面能和可调控的孔径大小等优异性能,可以改善正渗透膜的性能。
本文综述了近年来纳米材料改性正渗透膜的研究进展。
一、碳纳米管碳纳米管是应用于正渗透膜中的一种纳米材料。
碳纳米管具有高强度、高导电性和高比表面积等特点。
研究显示,采用含碳纳米管的聚酰胺反渗透膜,可以提高水通量和去除率。
此外,碳纳米管还可以与其他材料复合,在正渗透膜的形成过程中加入,以改善膜的物理和化学性能。
例如,将碳纳米管与氧化石墨烯复合,可以大幅提高正渗透膜的机械强度和水通量。
二、石墨烯石墨烯是由一个碳原子层组成的薄层材料,具有优异的电导率、力学性能和化学稳定性。
因此,将石墨烯引入正渗透膜的材料复合中,可以显著提高分离效果。
研究表明,将石墨烯和聚酰胺(PA)薄膜复合,可以提高膜的稳定性和水通量。
此外,研究人员还利用表面修饰的石墨烯来改善正渗透膜的分离性能。
三、纳米纤维素纳米纤维素是一种纳米材料,由纤维素分子在水中自组装形成。
纳米纤维素具有优异的力学强度、高比表面积和生物相容性等特点。
研究表明,利用纳米纤维素复合正渗透膜可以显著提高水通量和分离效果。
此外,研究人员发现,将纳米纤维素和聚丙烯腈复合后形成的正渗透膜,可以有效去除水中的有机物和离子。
四、金属有机骨架材料金属有机骨架材料是一种具有吸附性和选择性的纳米材料。
研究表明,将金属有机骨架材料应用于正渗透膜改性中,可以大幅提高水通量和去除率。
此外,金属有机骨架材料还可以与其他材料复合,形成高效的分离材料。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展正渗透膜分离技术是一种重要的分离和提纯技术,广泛应用于化工、生物工程、环境保护等领域。
该技术通过半透膜对不同物质或溶液的分离作用,实现了对复杂混合体系的有效分离和提纯,为相关行业的发展带来了巨大的促进作用。
本文将就正渗透膜分离技术的原理、应用研究进展以及未来发展方向进行详细探讨。
一、正渗透膜分离技术的原理正渗透膜是一种半透膜,其特殊的孔径结构可以使得其对不同分子大小和极性的物质具有不同的渗透率。
正渗透膜分离技术是利用正渗透膜对原始液体进行分离,可以实现对混合物中不同分子大小和极性的物质进行有效分离和提纯。
正渗透膜分离技术的原理主要包括渗透、截留和浓缩三个过程。
渗透过程是指在一定温度和压力下,溶剂中的溶质通过正渗透膜的孔隙进入膜的另一侧,从而实现对不同分子大小和极性物质的分离。
截留过程是指正渗透膜对分子大小和极性不同的物质具有不同的截留能力,从而实现对混合溶液中不同成分的有效分离。
浓缩过程则是指通过正渗透膜对截留溶液进行浓缩,提高溶液中溶质的浓度,从而实现对目标物质的有效提纯。
正渗透膜分离技术在化工、生物工程、环境保护等领域的应用研究进展迅速,取得了一系列重要的科研成果。
在化工领域,正渗透膜分离技术被广泛应用于有机物的分离提纯、溶剂的回收利用等方面。
正渗透膜分离技术可以用于有机废水的处理,实现对废水中有机物的有效分离和回收利用,同时减少对环境的污染。
在生物工程领域,正渗透膜分离技术被应用于生物制药、生物酶工程等方面,可以实现对蛋白质、酶等生物大分子的提纯和浓缩,为生物制药的研发提供了重要的技术支持。
在环境保护领域,正渗透膜分离技术可以对污水进行处理,实现对水质的有效提升,同时可以对稀有金属等资源进行有效回收。
正渗透膜分离技术还被应用于食品加工、药物制备、微型化工装置等领域,为相关产业的发展带来了重要的技术支持。
目前,正渗透膜分离技术在化工、生物工程、环境保护等领域的应用已经取得了一系列重要的科研成果,但是在实际应用中仍然存在一些挑战。
纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展纳米材料改性正渗透膜是一种应用于分离、过滤、净化等领域的新型薄膜材料。
纳米材料不仅具有较大的比表面积和孔隙结构,还具有良好的机械性能和化学稳定性,使其成为改性薄膜材料的理想选择。
本文将对近年来纳米材料改性正渗透膜的研究进展进行综述。
纳米材料的改性方式主要包括物理改性和化学改性两种。
物理改性通过控制纳米粒子的形貌、尺寸和分散度等来改变薄膜的结构和性能。
采用热溶剂法在薄膜表面分散纳米颗粒,可以有效地增强薄膜的抗压性能和选择性。
化学改性则是利用纳米材料的化学反应性,通过改变其表面化学性质来改善薄膜的吸附、分离性能。
通过在纳米材料表面修饰羟基、碳酸基等官能团,可以增加薄膜与目标分子的相互作用力,从而提高分离效果。
纳米材料的选择对薄膜性能具有重要影响。
常用的纳米材料包括纳米粒子、纳米纤维和纳米片等。
纳米粒子具有较大的比表面积和孔隙结构,可用于增强膜的吸附、分离性能。
纳米纤维具有高强度和高比表面积,可用于提高膜的抗压性能和通量。
纳米片则具有大比表面积和良好的选择性,可用于分离小分子物质。
在纳米材料改性正渗透膜的研究中,根据具体应用需求选择合适的纳米材料非常重要。
研究表明纳米材料改性正渗透膜具有很大的应用潜力。
在海水淡化领域,采用纳米材料改性薄膜可有效提高膜的通量和抗污染性能,降低能耗和成本。
在废水处理领域,纳米材料改性薄膜可实现高效去除微污染物和重金属离子。
在生物医学领域,纳米材料改性薄膜可用于细胞分离、生物传感和药物释放等方面。
纳米材料改性正渗透膜在多个领域具有广阔的应用前景。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术是一种重要的物质分离技术,在生物医学、制药、食品等领域得到
广泛应用。
该技术基于溶剂和非溶剂之间的选择性透过性差异,利用半透膜(通常是聚合
物膜)将水和其他溶液中的物质分离开来。
在正渗透膜分离技术中,水是选择性透过膜的
溶剂,而其他溶质则是非溶剂。
随着科学技术的不断发展,正渗透膜分离技术得到不断改进和完善。
在物质分离、净
化和浓缩方面,正渗透膜分离技术具有很大的优势。
它可以大幅度提高分离效率,并且可
以适用于多种不同的物质。
目前,正渗透膜分离技术主要应用于以下几个领域:
1. 生物医学领域:正渗透膜分离技术是分离和纯化生物材料的重要方法,如分离和
纯化蛋白质、DNA和RNA等。
同时,正渗透膜分离技术还可以用于纳米级别的细胞分离,
对提高细胞分离效率具有重要意义。
2. 制药领域:正渗透膜分离技术在制药领域的应用非常广泛,可以用于药物的纯化、浓缩和分离等。
目前,正渗透膜分离技术已经成为制药工业的主要技术之一,具有非常重
要的经济意义。
3. 食品领域:正渗透膜分离技术在食品加工中也有广泛应用,可以用于提取和浓缩
不同的食物成分和添加剂,如果汁、乳制品和调味品等。
总的来说,正渗透膜分离技术具有非常广泛的应用前景,可以在生物、医学、制药和
食品等领域发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步,正渗透膜分离技术也将不断地得到
改进和完善,为人们的生产和生活带来更多便利。
纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展纳米材料改性正渗透膜是一项极具潜力的研究领域,该领域已取得了一些重要的进展。
本文将探讨纳米材料改性正渗透膜的研究进展和应用前景。
正渗透膜是一种具有选择性透过性的膜,可以根据溶液中溶质粒子的大小和溶质的电荷状态来分离物质。
传统的正渗透膜的分离效率和通透性存在一定的限制,无法满足现代化工和生物医学领域的需求。
研究人员开始使用纳米材料对正渗透膜进行改性,以提高其分离性能和通透性。
纳米材料改性正渗透膜可以通过两种方式进行:一种是将纳米材料添加到膜材料中,另一种是将纳米材料作为膜材料自身。
第一种方法通常使用纳米颗粒(如氧化锆、氧化铝、氧化钛等)或纳米管道(如碳纳米管、金属有机骨架等)来改性膜材料。
纳米颗粒和纳米管道的添加可以增加膜的表面积和孔隙度,从而提高溶质的透过率和分离性能。
纳米材料的特殊结构还可以赋予膜材料其他特殊的性能,如抗菌性、光催化性等。
第二种方法是将纳米材料作为膜材料自身进行制备。
研究人员使用纳米纤维、纳米片状材料、纳米网状结构等制备了具有高通透性和高选择性的正渗透膜。
这些纳米材料具有较大的比表面积和较小的孔隙尺寸,可以阻止大分子的通过,同时保持小分子的通过,从而实现对溶液的高效分离。
除了结构上的改变,纳米材料还可以通过化学改性来改变正渗透膜的分离性能。
研究人员使用化学修饰剂对纳米材料进行修饰,以改变其亲水性、亲油性、电荷状态等,从而调节正渗透膜的透过性和分离性。
纳米材料还可以通过功能化改性来实现对特定物质的选择性吸附和分离。
研究人员将功能分子(如金属配合物、生物分子等)与纳米材料表面进行固定化,实现对特定物质的高选择性吸附和分离。
纳米材料改性正渗透膜在水处理、药物传递、生物传感等领域具有广泛的应用前景。
纳米材料改性的正渗透膜可以用于饮用水的除盐和净化,提高水资源的利用效率。
纳米材料改性的正渗透膜还可以用于药物传递系统,实现对药物的控释和选择性释放,提高药物治疗效果。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展【摘要】正渗透膜分离技术是一种高效、节能的膜分离技术,在海水淡化、废水处理和生物医药领域有着广泛的应用。
本文首先介绍了正渗透膜的原理和制备方法,然后详细探讨了正渗透膜在海水淡化、废水处理和生物医药领域的具体应用。
在分析了正渗透膜分离技术的发展前景,并提出了未来研究方向的展望。
通过本文的研究,我们可以看到正渗透膜分离技术在未来的应用潜力,对环境保护和健康医疗领域带来的积极影响。
【关键词】正渗透膜分离技术、应用研究、海水淡化、废水处理、生物医药、制备方法、发展前景、研究方向、总结1. 引言1.1 背景介绍正渗透膜分离技术是一种通过半透膜将不同溶质或溶剂分离开来的技术。
随着全球水资源短缺问题日益突出,正渗透膜分离技术在海水淡化、废水处理和生物医药领域的应用逐渐受到重视。
背景介绍部分将探讨正渗透膜分离技术的起源和发展历程,以及其在解决水资源紧缺和环境污染等问题中的重要作用。
正渗透膜分离技术的出现填补了传统分离技术在高效、节能和环保方面的不足,为解决水资源应用和再生利用提供了有力支持。
正渗透膜分离技术在工业生产、生活用水和医疗领域的广泛应用也为其在不同领域中的进一步发展提供了机遇和挑战。
通过对正渗透膜分离技术背景的介绍,可以更好地了解其在解决实际问题和推动科技进步中的重要作用。
1.2 研究意义正渗透膜分离技术是一种高效的分离技术,具有广泛的应用领域和重要的研究意义。
正渗透膜在海水淡化、废水处理和生物医药领域等方面都发挥着重要作用,可以提高水资源利用效率,减少环境污染,促进生物医药领域的发展。
通过深入研究正渗透膜分离技术,可以提高膜的分离性能和稳定性,推动其在不同领域的应用,为解决相关领域的难题提供有效的解决方案。
深入研究正渗透膜分离技术的意义重大,有助于推动相关领域的发展和进步。
1.3 研究目的正渗透膜分离技术是一种十分重要且具有广阔应用前景的膜分离技术,在各个领域都有着广泛的应用。
正渗透膜在水处理应用中的研究进展
正渗透膜在水处理应用中的研究进展【摘要】本文探讨了正渗透膜在水处理应用中的研究进展。
在引言中,介绍了研究背景和研究意义,正文部分分别阐述了正渗透膜的原理与特点、在脱盐水处理和污水处理中的应用、正渗透膜材料的研究进展以及正渗透膜技术的发展趋势。
结论部分探讨了正渗透膜在水处理领域的前景,并进行了总结与展望。
研究表明,正渗透膜在水处理中具有广阔的应用前景,不断的技术进步和材料研究将推动正渗透膜技术不断完善和提升,在解决水资源短缺和环境污染方面将发挥重要作用。
【关键词】正渗透膜、水处理、研究进展、脱盐、污水处理、材料、发展趋势、前景、总结、展望1. 引言1.1 研究背景正渗透膜(Forward Osmosis Membrane,简称FO膜)是一种新型膜分离技术,其在水处理领域引起了广泛的关注和研究。
FO膜通过一定的渗透压驱动水分子从低浓度的溶液侧通过膜向高浓度的溶液侧移动,从而实现对水的分离和纯化。
FO膜具有高盐排除率、低能耗、结构简单等特点,被认为是一种具有潜力的新型膜分离技术。
本文旨在系统总结正渗透膜在水处理应用中的研究进展,探讨其在脱盐水处理和污水处理中的应用现状,分析正渗透膜材料的研究进展和技术发展趋势,为该领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2 研究意义正渗透膜在脱盐水处理和污水处理领域的应用也可以帮助减轻水资源的压力,保护环境。
通过研究正渗透膜材料的性能和研发新型膜材料,可以提高正渗透膜的脱盐效率和抗污染能力,进一步推动正渗透膜技术的发展。
深入研究正渗透膜在水处理领域的应用,不仅可以提高水资源利用效率,解决水资源短缺问题,还可以促进水处理技术的创新和进步,为未来实现水资源可持续利用做出重要贡献。
2. 正文2.1 正渗透膜的原理与特点正渗透膜是一种利用半透膜进行分离的膜分离技术,在水处理领域得到广泛应用。
正渗透膜的原理是通过半透膜的选择性渗透性,将水分子从盐分子或其他杂质中分离出来,从而实现水的净化或脱盐。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离是一种常用的膜技术,其基本原理是利用半透膜对溶质和水分子进行选择性分离,使透过膜的水量大于或等于溶质的透过量,从而实现水的纯化和浓缩。
正渗透膜分离广泛应用于水处理、食品加工、制药和生物技术等领域,具有高效、节能、环保等优点。
近年来,正渗透膜分离技术在结构材料、分离机理、膜制备和膜性能等方面取得了很大的进展。
首先,在结构材料方面,为了实现高通量、高抗污性和低能耗的分离效果,研究人员开发了各种新型膜材料,如微孔网络复合膜、含有正电荷、负电荷、亲水性和疏水性等特殊结构和性能的膜材料。
这些膜材料的应用可以大大拓展正渗透膜分离技术的适用范围和效果。
其次,在分离机理方面,正渗透膜的分离机理已经逐渐明确,主要包括自由水分子透过和特定的溶质-膜相互作用。
研究人员也进一步探讨了不同溶质对正渗透膜的分离过程的影响机制。
此外,学者们还发现,在高浓度溶液的正渗透过程中,必须采取正确的维持膜的性能和水质量的方法,如增加压力和温度等。
第三,在膜制备方面,研究人员正在开发新的膜制备方法,以改善膜的性能和寿命。
这些方法主要包括湿法、干法和组合法。
例如,湿法膜制备方法可以用于制备高效的支撑层和分离层,而干法膜制备方法则可以制备高精度的膜孔和分子筛膜,从而提高膜的通量和分离效率。
总之,正渗透膜技术是一种十分重要的分离技术,具有广泛的应用前景。
随着新的材料和技术的不断发展,正渗透膜分离技术在水处理、食品加工、制药和生物技术等领域的应用将越来越广泛。
纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展一、纳米材料改性正渗透膜的原理正渗透膜的分离性能取决于薄膜材料的孔隙结构、表面化学性质和电学性质等。
纳米材料改性可以通过以下几个方面来改善正渗透膜的性能:1.提高薄膜的力学性能纳米颗粒的加入可以增强正渗透膜的力学性能,提高其抗拉伸、抗压和抗划伤等性能,减少薄膜的破损和泄漏。
2.提高薄膜的分离性能纳米颗粒的加入可以调控薄膜的孔隙结构,缩小孔径,增加孔隙率,提高薄膜的渗透通量和分离效率。
3.提高薄膜的抗污染性能纳米颗粒的加入可以改善薄膜的亲水性或疏水性,减少薄膜的污染和污垢,延长薄膜的使用寿命。
4.改变薄膜的电学性质纳米材料具有优异的电学性能,可以改变薄膜的表面电荷状态,调控薄膜的渗透选择性和拒绝性。
通过这些途径,纳米材料改性可以显著提高正渗透膜的性能,拓展其应用领域和市场前景。
二、纳米材料改性正渗透膜的方法纳米材料改性正渗透膜主要包括原位合成法、混合法和表面修饰法等。
这些方法各有特点,可以实现不同类型的纳米材料改性。
1.原位合成法原位合成法是在正渗透膜制备过程中,将纳米材料原位生成或形成复合结构。
这种方法可以实现纳米材料和薄膜基质的高效结合,提高薄膜的力学性能和分离性能。
2.混合法混合法是将预先制备好的纳米材料与薄膜基质进行混合,再通过涂覆、浸渍或溶液共混等方式将纳米材料均匀分散在薄膜基质中。
这种方法适用于各种类型的纳米材料,操作简便,成本低廉。
3.表面修饰法表面修饰法是通过化学修饰方法,在薄膜表面引入纳米材料,形成纳米颗粒或纳米复合层。
这种方法可以实现对薄膜表面性能的有选择的改性,提高薄膜的抗污染性能和电学性能。
通过这些方法,可以实现对正渗透膜的不同性能进行有针对性的纳米材料改性,满足不同应用领域的需求。
三、纳米材料改性正渗透膜的应用纳米材料改性的正渗透膜在水处理、海水淡化、废水处理、气体分离、药物输送等领域具有广阔的应用前景。
1.水处理纳米材料改性的正渗透膜可以提高薄膜的抗污染性能和分离效率,适用于城市供水、工业废水处理、农田灌溉等领域。
正渗透膜技术在水处理领域的最新研究进展
正渗透膜技术在水处理领域的最新研究进展本文介绍了正渗透膜技术的原理、技术特点,对国内外研究现状进行了分析和总结,重点阐述了该技术在海水脱盐、废水处理和回用两个领域的研究进展。
由于正渗透膜技术具有低能耗、低膜污和高水质的显著优点,因此在水处理领域具有广泛的潜在应用前景,但是理想驱动液的选择和膜制备将是影响其在实际工程应用的最关键技术。
标签:正渗透膜技术;海水脱盐;废水处理回用膜分离技术已经广泛应用到海水脱盐、废水处理和回用以及饮用水净化等方面,目前膜分离技术主要有微滤(MF)、超滤(U)、纳滤(NF)、反渗透(RO)和电渗析(ED),这些膜技术利用泵提供的外压力作为驱动压力,将物料进行分离。
而正向渗透(Forward Osmosis,FO)技术则利用渗透压作为驱动压力,不需要外加压力即可进行物料分离。
与RO等膜分离技术相比,FO技术具有低能耗、低膜污染和高截留率等优点,FO技术的潜在应用价值越来越多地受到关注,成为水处理和膜技术研究的一个新热点。
1 正渗透膜技术介绍1.1 正渗透膜技术原理正渗透是指水通过有选择性的半透膜,从高化学势(低浓度)溶液一侧传递到低化学势(高浓度)溶液一侧,是自然界中广泛存在的一种物理现象,正渗透的驱动力来自膜两侧溶剂的化学势差或者两侧溶液的渗透压差[1],而不是液体压力,这与压力驱动膜分离过程是有所区别,也决定了技术特点与压力驱动膜不同。
如图1给出了反渗透(RO)、正渗透(FO)和压力延缓渗透过程(Pressure Retarded Osmosis,PRO)的基本原理[1],在半透膜两侧分别是原料液(Feed Solution,FS)和驱动液(Draw Solution,DS),DS能提供高渗透压,本示意图中DS是浓盐水(Brine),在无外加压力△P时,在渗透压△π作用下,水从低浓度的FS透过半透膜流向高浓度的DS,FS中大多数溶质分子和离子被截留下来,高浓度的DS逐渐被稀释;对于反渗透,在DS侧施加压力△P,并且对△π△P 时,所施加外力不足以抵抗渗透压,水仍会从FS流向DS,这样利用渗透压差就可以对外输出做功,从而获得能量,此工艺过程为压力延缓渗透过程(PRO),通常将此过程也称为正渗透过程[2]。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展作者:朱林许成凯吕航来源:《科技创新与应用》2019年第19期摘要:近年来,随着工业化进程加快,工业废水污染以及水资源短缺问题日趋严重,亟待解决。
正渗透技术以溶液两侧渗透压差为驱动力,与传统的压力驱动的反渗透膜分离技术相比,具有低压、低能耗等特点。
文章对正渗透技术与反渗透技术进行了对比,阐述了正渗透膜材料的研究制备方向,总结了目前正渗透汲取液的种类与优缺点,综述了正渗透技术的应用领域,并对该项技术发展前景进行展望。
关键词:正渗透;反渗透;汲取液;水通量中图分类号:TQ028 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)19-0050-04Abstract: In recent years, with the acceleration of industrialization, the pollution of industrial wastewater and the shortage of water resources are becoming more and more serious,which need to be solved urgently. The positive osmosis technology is driven by the osmotic pressure difference on both sides of the solution. Compared with the traditional pressure-driven reverse osmosis membrane separation technology, the positive osmosis technology has the characteristics of low pressure and low energy consumption. In this paper, the positive osmosis technology and reverse osmosis technology are compared, the research and preparation direction of positive osmosis membrane materials is expounded, the types, advantages and disadvantages of positive osmosis extraction solution are summarized, and the application fields of positive osmosis technology are summarized. Finally, the development prospect of this technology is prospected.Keywords: positive osmosis; reverse osmosis; absorption; water flux1 概述美國EPA公布的水资源分布显示:尽管地球表面超过70%的面积被海洋所覆盖,但只有2.5%的淡水能够供人类活动使用。
正渗透膜处理废水膜技术在工业废水处理中的应用研究进展
《正渗透膜处理废水膜技术在工业废水处理中的应用研究进展》飓:作为一种新型的分蕎技术,樓分离技术既能对废水进行有效的净化,又能回收弋有用物质,同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便箏寺点,因此在废水处理中得到了广泛的应用并显示了广漓的发展前虽,在废水处理中应用的股分藹过程主要有極(血)、超滤(uf)、纳滤(nf)、反渗透(r。
)和电渗析(ed),它们的分离过程及其传质机理见衰1(2),在荷浓度有机废水处理中,樓技术发挥着越来越望要的作用,已在制药废水、制煙废水、含酚废水、眦液废水、啤酒废水、味精废水等领域得到了应用作为一种新型的分离技术,膜分离技术既能对废水进行有效的净化,又能回收一些有用物质,同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点,因此在废水处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。
据估计,2000年膜技术的世界市场规模已达近20亿美元的销售额(1) o在废水处理中应用的膜分离过程主要有微滤(mf)、超滤(uf)、纳滤(nf)、反渗透(ro )和电渗析(ed ),它们的分离过程及其传质机理见表1 (2)。
1含油废水的处理含油废水面广臺大,钢铁工业的压延、金属切削、研磨,以及石油炼制及管道运输等都产生含油废水,处理含油废水的目的主要是除油同时去除cod及bod.膜分离技术在含油废水处理中的研究与应用相当广泛,主要是采用不同材质的超滤膜和微滤膜来处理。
唐燕辉等利用自行设计、组装的膜处理装置,考察了多种制膜方法,实验表明用加压制膜法制备的超滤膜(a4膜),分离机械加工排放的含油污水时,可以使coder从728.64mg/l降至 87.8mg/l ,含油质星浓度从5000mg/l隆至2.5mg/l ,脱除率分别达到87.95%和99.95% , 分离后排水已达到国家规走的排放标准⑶o b.e.reed硏究了用截留相对分子质星为 120000、表面荷负电W截留相对分子质呈为100000、表面不带电的管式聚亚乙烯氟超滤膜处理含质呈分数为0.5%油脂的金属工业废水〔4〕。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展一、正渗透膜分离技术的基本原理1.1 正渗透膜分离技术的定义正渗透膜分离技术是一种利用正渗透现象对水溶液进行分离和浓缩的技术。
在正渗透过程中,水会从低浓度的溶液中经由半透膜向高浓度的溶液自发地扩散,从而实现对溶质和溶剂的分离和浓缩。
正渗透膜分离技术是基于正渗透现象的工艺,其基本原理是根据原理采用半透膜和适当的操作条件(包括压力、温度、流速等)来实现对溶质和溶剂的有效分离。
正渗透膜主要包括纤维膜、中空纤维膜、扁平膜等。
正渗透膜分离技术适用于水处理、生物医药、食品加工、化工等领域。
在水处理领域,正渗透膜可用于海水淡化、废水处理和纯水制备;在生物医药领域,正渗透膜可用于生物产物的纯化和浓缩;在食品加工领域,正渗透膜可用于果汁浓缩和乳品分离等;在化工领域,正渗透膜可用于有机溶剂回收和溶剂浓缩等。
2.1 正渗透膜的材料特性正渗透膜的材料特性对其分离性能和应用效果有着重要的影响。
目前常用的正渗透膜材料包括聚醚砜(PES)、聚醚腈(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)等。
这些材料具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、耐磨损性和化学稳定性,适合于正渗透膜的制备和应用。
近年来,随着科学技术的发展和材料工程的进步,正渗透膜材料的研究取得了重要进展。
新型的高分子材料、纳米材料和功能材料被广泛应用于正渗透膜的制备和改性,以提高正渗透膜的分离性能和稳定性。
未来,正渗透膜材料将继续向高性能、高选择性、低能耗的方向发展。
新型的功能材料和复合材料将成为正渗透膜材料的发展重点,以满足不同领域对正渗透膜的需求。
3.1 正渗透膜在水处理领域的应用正渗透膜在水处理领域有着重要的应用价值。
目前,正渗透膜技术已经被广泛应用于海水淡化、废水处理和纯水制备等领域。
通过正渗透膜技术,可以高效地除去水中的溶解盐、重金属和有机物,实现水的净化和浓缩。
正渗透膜在生物医药领域也有着重要的应用前景。
正渗透膜可以用于生物产物的纯化和浓缩,包括蛋白质、抗生素、酶、细胞培养液等的分离和富集。
纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展
现今,膜分离技术正逐步发展成为精确控制和处理水体中的有机、无机、微量和芳烃等污染物的一种有效的技术手段,正渗透膜分离技术正逐步受到关注和重视,因为此技术相比其他技术有很好的抗力、抗腐蚀性、高压下透水性等优点,而纳米材料改性正渗透膜技术它又能够将纳米材料以低成本的方式实现简单、快速地进行改性。
纳米材料改性正渗透膜的主要功能有抗结垢、抗腐蚀和抗力。
在纳米材料改性正渗透膜中,合适的纳米材料引入,可以促进膜分离的精度、界面强度和力学性能,加强膜面抗结垢和抗腐蚀能力,延长其寿命,可以解决膜表面被水中污染物结垢、被溶解物腐蚀等问题,还能使正渗透膜更加耐磨、抗冲洗カー。
纳米材料改性正渗透膜技术可以有效改善正渗透膜的抗力性。
它通过修饰膜表面的纳米材料把吸水性改变,表面生成致密的纳米膜,可以有效避免膜表面受外界压力损坏。
纳米材料改性膜分离技术可以提高正渗透膜的高压下透水性,从而使分离速率显著提高,大大缩短多孔膜的分离时间。
国内外学者都在研究纳米材料改性正渗透膜。
近年来,研究者和企业主们一直致力于开发复合的正渗透膜,以实现更低的分离成本。
最近的研究表明,将纳米陶瓷等纳米材料添加到正渗透膜表面可以提高膜的抗力,减小水的分离时间,降低水的处理成本。
总之,纳米材料改性正渗透膜具有优异的抗力、抗腐蚀、少堵塞、高压下透水性等优异性能,可为精确控制和处理水中污染物提供快速高效的分离技术。
然而受目前技术水平的限制,尚不可能实现太大的程度,仍需进一步的深入研究和研发。
正渗透膜在水处理应用中的研究进展
正渗透膜在水处理应用中的研究进展【摘要】正渗透膜是一种在水处理领域广泛应用的膜技术。
本文首先介绍了正渗透膜的基本原理,包括其通过分离溶质和溶剂来实现水处理的机制。
然后探讨了正渗透膜在海水淡化、废水处理、饮用水处理和工业用水处理等方面的应用,并分析了其在这些领域中的优势和潜力。
结论部分讨论了正渗透膜在水处理领域的发展前景,强调了其在环境保护和资源利用方面的重要性和意义。
通过本文的研究,可以更深入地了解正渗透膜技术在水处理中的作用和价值,为未来相关领域的研究和应用提供参考和指导。
【关键词】正渗透膜、水处理、海水淡化、废水处理、饮用水处理、工业用水处理、发展前景、技术重要性、环境保护、资源利用。
1. 引言1.1 正渗透膜在水处理应用中的研究进展正渗透膜在水处理应用中的研究进展一直是水处理领域的热点之一。
随着科学技术的不断进步和创新,正渗透膜技术在海水淡化、废水处理、饮用水处理和工业用水处理等方面得到了广泛应用,并取得了显著的成果。
在海水淡化领域,正渗透膜技术被广泛用于海水淡化厂的建设和运行中。
通过正渗透膜对海水进行处理,可以高效地去除盐分和杂质,生产出符合饮用水和工业用水标准的淡水,为干旱地区和岛屿地区提供了可靠的淡水资源。
在废水处理领域,正渗透膜技术也发挥着重要作用。
正渗透膜可以有效地去除废水中的污染物和有害物质,使废水得到净化和再利用,实现循环利用和资源节约。
在饮用水处理和工业用水处理领域,正渗透膜技术不仅可以提高水质,还可以提高水处理效率和节约资源。
正渗透膜技术的广泛应用为改善人们生活质量,保护环境和实现可持续发展提供了重要保障。
随着正渗透膜技术的不断创新和完善,相信在未来的发展中,正渗透膜在水处理领域将发挥越来越重要的作用,为环境保护和资源利用做出更大的贡献。
2. 正文2.1 正渗透膜的基本原理正渗透膜的基本原理是通过半透膜的选择性透过性来分离水和溶质。
这种膜具有微孔,可以阻止大分子和颗粒通过,而允许水分子通过。
正向渗透膜分离技术研究进展
稀释型内部浓差极化是指当膜材料的活性层面向原料液,水渗透
过皮层,稀释多孔支撑层中的汲取液的过程。Chuyang Y. Tang 等[12]研究发现,活性层在进料液一侧比活性层在汲取液一侧有更
以通过增加膜表面的流速来消除,影响水通量下降的主要原因是
内部浓差极化[11]。正向渗透膜由薄而致密的活性层和厚而多孔的
支撑层组成,由于膜的放置方法不同,内部浓差极化分为稀释型
内部浓差极化(图1a)和浓缩型内部浓差极化(图1b)。浓缩型
内部浓差极化是指当膜材料的致密层面向汲取液、水和溶质在多
孔支撑层中扩散,沿着致密皮层的内表面而形成极化层的过程;
关键词:正向渗透;渗透膜;浓差极化;汲取液;进展
膜法水处理技术是21世纪先进的水处理技术。传统的膜法 水处理技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透。这些传统膜分离过 程是在外界压力作用下(如水泵加压)而形成的水压差作为水通 过膜的动力来实现水质的净化,因此在应用的过程中不仅存在膜 污染和高能耗等问题,还会造成大量高浓度盐废水引发的二次污 染。而正向渗透[1](Forward osmosis,FO)膜分离技术是以溶 液的渗透压差作为水通过膜的动力来实现水与溶质的分离。与反 渗透等传统膜法相比,FO能够有效地解决传统膜法存在的高能 耗和高污染问题,因此,近年来引起了国内外研究人员的广泛关 注。研究人员针对FO这一新兴的膜分离技术在食品加工[19]、废 水处理[32]以及污泥的脱水[20]等方面的应用进行了研究。本文对近 期国内外在正向渗透膜分离技术方面的研究现状进行概括总结, 为该技术的进一步研究与应用提供参考。
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纳米材料改性正渗透膜研究进展
纳米材料改性正渗透膜研究进展正渗透膜是一种优秀的分离膜,它可以高效地将分子、离子等分离、提纯,具有广泛的应用前景。
然而,传统的正渗透膜具有逆渗透膜的常见问题,如通量低和易受污染等。
因此,需要对正渗透膜进行改进,提高其分离效率和稳定性。
纳米材料改性是一种常见的方法,可以提高正渗透膜的通量和选择性,同时增强其抗污染能力。
本文将概述纳米材料改性正渗透膜的研究进展,包括材料选择、改性方法和应用前景。
1. 材料选择纳米材料改性所采用的材料应满足以下条件:第一,具有高比表面积和催化活性;第二,具有良好的生物相容性和化学稳定性;第三,有利于薄膜表面修饰。
目前常用的材料有碳纳米管、氧化石墨烯、金属无机纳米材料等。
碳纳米管是具有高强度、导电性和热稳定性的碳纤维。
由于其高比表面积和良好的化学稳定性,碳纳米管被广泛应用于纳米材料改性正渗透膜中。
一些研究表明,在添加碳纳米管后,正渗透膜的选择性得到了改善,同时通量也有所提高。
氧化石墨烯是一种单层碳材料,其独特的结构使其具有高导电性、高比表面积和化学稳定性。
石墨烯氧化物被广泛应用于纳米材料改性正渗透膜中,它可以增强膜的疏水性,减少膜的污染和低通量问题。
除碳纳米管和氧化石墨烯外,金属无机纳米材料如氧化铁、银纳米颗粒、钛晶体等也被用于纳米材料改性正渗透膜中。
这些纳米材料可以通过形成多孔结构、提高光催化活性等方式,改善正渗透膜的分离性和抗污染能力。
2. 改性方法纳米材料改性正渗透膜的改性方法包括两种主要方式:膜表面修饰和添加剂。
膜表面修饰是通过将纳米材料负载在薄膜表面,形成复合材料来改变其性质。
添加剂是将纳米材料溶解在膜中或在泳道中添加,促进正渗透膜的分离性和抗污染能力。
膜表面修饰是改进正渗透膜的主要方法之一。
目前,研究人员采用溶剂沉淀、电化学沉积、吸附等方法将纳米材料固定在薄膜表面。
这些方法具有简单、易操作、可控性高等优点,但是构建稳定的复合材料还需要进一步研究。
添加剂是另一种常见的方法,常用的添加剂包括纳米氧化锆、氧化硅、纳米硅等。
正渗透膜分离技术及应用研究进展
正渗透膜分离技术及应用研究进展正渗透膜分离技术(Forward Osmosis,FO)近年来成为膜分离技术的研究热点,具有低能耗、高选择性、易操作等优点,适用于逆渗透膜处理技术难以处理的高浓度混合有机物、高盐度废水等高浓度有机废水的处理。
本文针对FO技术研究现状、应用领域和进展进行了综述。
一、FO技术的研究现状FO技术是利用正向渗透作用实现物质分离的一种膜分离技术,其操作原理与逆向渗透类似。
但与逆向渗透不同的是,FO过程中,水自由通过半透膜,向低浓度的溶液自然溶解而渗透到高浓度溶液中,形成稀溶液和浓溶液两部分。
通过这种方式,溶质只能在浓溶液一侧被捕获,而不会被半透膜拦截,实现了溶质的有效分离。
FO技术存在一些优点,如低能耗、高选择性、易操作等。
FO技术的研究进展主要集中在膜的材料、分离机理、操作参数和应用领域等方面。
自1985年Kesting等提出该技术以来,FO膜材料一直是研究的热点。
传统的FO膜材料为纤维素醋酸纤维(Cellulose Acetate,CA)和亲水性改性聚酰胺(Polyamide,PA),这些膜材料有良好的生物相容性和分离性能,但存在膜层厚度不一、过滤通量小、易受热和化学腐蚀等缺点。
近年来,研究人员提出了新型FO膜材料,如硬质聚合物(Polysulfone,PS)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚酯(Polyester,PE)、待反应化学物(功能化离子液体),这些新型材料能够有效提高膜的抗污染性、排泄性和去除能力。
FO技术的操作参数研究同样是FO技术的关键研究领域。
影响FO膜分离性能的主要因素包括供料浓度、过滤速度、压力差、膜面积、温度和PH等。
对FO操作参数的研究可以为FO技术的规模化应用提供指导。
例如,研究表明,FO技术在高浓度混合有机物、高盐度废水等高浓度有机废水的处理中能够更加有效地去除有机溶质,同时膜通量和水通量也随着过滤时间的增加而提高,这为FO技术的应用提供了实际意义。
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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第1期·66·化工进展正渗透膜分离的研究进展施人莉,杨庆峰(上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240)摘要: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。
关键词:正渗透;浓差极化;膜污染;能耗中图分类号:TQ 021.8 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2011)01–0066–08 Research advances in forward osmosis membrane separationSHI Renli,YANG Qingfeng(School of Environmental Science and Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)Abstract:Forward osmosis(FO)is a concentration-driven membrane process,in which water transports across a semi-permeable membrane from a dilute feed solution into a concentrated draw solution. The basic factors of FO(driving force,draw solution and membrane materials)are introduced.The major hindrance to permeate water flux performance is the prevalence of concentration polarization on both sides of the membrane. Flux models that account for the presence of both internal and external concentration polarization for the two possible membrane orientations are presented.Internal concentration polarization is found to play a significant role in the reduction of driving force.This article comments the effect of membrane material,feed solution concentration,and draw solution concentration on FO and pressure-retarded osmosis(PRO)water flux performance. In addition,membrane fouling as well as energy consumption of FO is evaluated.Key words:forward osmosis;concentration polarization;membrane fouling;energy consumption正渗透(forward osmosis,FO)技术近年来受到越来越多的关注。
FO采用高浓度的汲取液来产生高的渗透压,以汲取低浓度原料液侧的水透过半渗透膜,然后再将被稀释的汲取液中的水进行分离,最终可获得纯净的水。
相对于反渗透(RO)技术[1–3],这种利用溶液渗透压差来进行分离的FO技术,由于其回收率高、浓水排放少、膜污染低、无需外压等,正有越来越多的研究报道出现。
当前,人们利用FO膜分离技术开展工业废水处理[4]、垃圾渗滤液处理、液态食品加工、海水淡化[5–6]、压力延迟渗透(pressure- retarded osmosis,PRO)进行发电等研究;另外,在紧急救援时的生命支持系统方面已利用FO膜分离技术制取淡水[7–8]。
然而,由于FO中存在的浓差极化现象,其实际水通量明显小于预期水通量。
因此,对FO过程进行深入研究具有重要的意义。
收稿日期:2010-05-19;修改稿日期:2010-07-04。
基金项目:上海教委科研创新重点项目(09ZZ18)及国家自然基金项目(20306015,20676077)。
第一作者:施人莉(1987—),女,硕士研究生。
联系人:杨庆峰。
E-mail yangqf@。
第1期施人莉等:正渗透膜分离的研究进展·67·1 正渗透过程基本构成1.1 驱动力正渗透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。
与反渗透不同,正渗透的驱动力是跨膜渗透压差(由汲取液与原料液产生),而不是水力压差[9]。
1.2 汲取液汲取液(draw solution)是具有高渗透压的溶液体系,由汲取溶质和溶剂(一般是水)组成。
汲取液是正渗透过程能够顺利进行的关键组成部分,其高渗透压由汲取液中高浓度的溶质产生。
McCutcheon等[5]使用一定比例的NH3和CO2溶于水中制成汲取液。
该汲取液是由碳酸铵、碳酸氢氨和氨基甲酸氨组成的混合物。
NH3-CO2的高溶解度和相对低的分子量确保了该汲取液具有高的渗透压力。
实验发现使用该汲取液时,可实现高通量和高回收率。
在温度为60 ℃条件下,NH3-CO2汲取液可以分解为氨和二氧化碳。
通过低温蒸馏,将氨和二氧化碳从溶液中去除,实现产水与汲取液分离。
McGinnis等[10]采用碳酸氢氨(NH4HCO3)和氢氧化铵(NH4OH)混合制成的汲取液,研究PRO 发电,结果表明PRO过程产生的膜电力密度可达200 W/m2。
研究表明,采用铁蛋白制成的磁性纳米颗粒,可用于制作汲取液[11]。
高浓度的磁性纳米颗粒形成的汲取液能产生高的渗透水通量,同时可以通过磁场而不是复杂的化学过程或过滤与水分离。
另外,磁性纳米颗粒可以完全循环利用,并具有生物降解性。
此外,其它无机磁性物质结合有机或无机载体形成的化合物也可用来制备汲取液,这些化合物可以通过磁场或电化学法与水分离。
另外的汲取液还有高浓度葡萄糖溶液[12]、MgCl2、CaCl2和NaCl等溶液。
此外在一些应用中,也有使用海水、死海水[13]作为汲取液的。
总之,选择汲取液的主要标准是汲取液应具有较高的渗透压,与正渗透膜兼容,并且易于再生。
1.3 膜材料正渗透膜材料是正渗透技术的核心。
目前市场上应用的反渗透膜具有非对称结构,且膜厚度大,若用于FO会造成严重的内浓差极化(ICP),大大降低渗透过程的效率。
因此,需要设计和制备专用的FO膜。
目前应用于FO的膜有三乙酸纤维素(CTA)膜、乙酸纤维素(CA)膜、聚苯并咪唑(PBI)膜、聚酰胺(PA)TFC-FO复合膜。
美国HTI公司商品化的CTA正渗透膜材料,厚度小于50 μm,与传统RO膜的3层结构(活性层、聚合物多孔支撑层和用于提高机械强度的无纺布支撑层)不同,该FO膜由两层结构组成,即活性层和多孔支撑层,而机械支撑层则由镶嵌于多孔聚合物阵列中的格网代替[9]。
Su等[14]对CA纳滤膜进行相转化处理后,在60 ℃加热60 min和在95 ℃加热20 min进行热处理。
当使用0.5 mol/L MgCl2作为汲取液,实验发现CA纳滤膜的水通量标准偏差为0.066,盐渗漏标准偏差为0.022。
因此,使用CA纳滤膜进行FO测试是可行的。
研究表明,PBI纳滤膜平均有效孔径为0.32 nm,具有独特的纳滤特性和理想的渗透水通量,对二价离子具有高截留率[15]。
通过对二甲苯二氯的交联对膜进行微调,可提高膜对盐的选择性[16]。
Yang 等[17]使用新开发的聚苯并咪唑-聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮(PBI-PES/PVP)双层中空纤维纳滤膜,具有厚度为10 μm的超薄选择层和海绵状的微孔支撑结构。
进行FO测试,可实现溶菌酶高倍率浓缩,并且蛋白质污染较轻。
Yip等[18]首先使用聚酯(PET)无纺布支撑层进行相分离制备聚砜膜,然后通过界面聚合制备高性能聚酰胺复合膜。
制备的聚砜支撑层为海绵状和开孔手指状的混合体,这不仅有利于界面聚合,而且大大增加了膜孔内溶质的传递性能。
采用 1.5 mol/L NaCl溶液作为汲取液,纯水作为料液,复合膜的水通量超过18 L/(m2·h),同时保持脱盐率大于97%。
研究表明,该复合FO膜的高水通量与聚砜支撑层的厚度、孔隙率、弯曲度和孔结构直接相关。
CA膜在其稳定pH值为4~6以外运行时,膜以指数增长的速率降解;而他们合成的TFC-FO膜由于采用聚酰胺皮层,在pH值为11时仍能保持稳定的性能。
此外,当商用的CTA 正渗透膜与NH4HCO3汲取液接触时,膜会降解,而合成的TFC-FO膜在NH4HCO3汲取液中则化学性质稳定[18]。
Martinetti等[19]用Na2EDTA溶液清洗CTA膜化 工 进 展 2011年第30卷·68·时发现,当Na 2EDTA 溶液处于高pH 值(11.8)时可能会造成膜水解,同时可能会使部分或甚至整个膜的活性层降解,导致膜的脱盐率持续下降。
当膜不暴露于Na 2EDTA 溶液时,NaCl 的脱盐率大约为96%;当膜暴露于Na 2EDTA 溶液、暴露时间分别为1 h 、2 h 、3 h 、8 h 和15 h 时,脱盐率分别为92%、90%、88%、78%和0。
综上所述,TFC-FO 膜比CA 膜、CTA 膜有更好的化学稳定性。
在进行FO 研究时,选用的FO 膜应该与汲取液兼容,同时可以通过界面复合、交联等方法对膜进行改性,提高膜的机械强度、通量等特性。
2 浓差极化大量的研究和实践表明,采用渗透压差为驱动力计算的正渗透的实际水通量要远远小于理论水通量,这是由于FO 过程中产生的浓差极化(CP )现象造成的。
深入研究浓差极化现象,对于提高膜的水通量是非常重要的。
2.1 外浓差极化(External CP ,ECP )当用致密对称膜进行渗透分离时,原料侧由于水透过膜的传递使溶质被膜截留而造成膜表面浓度升高,导致浓缩的外浓差极化(concentrative ECP ),这类似于压力驱动膜技术中的浓差极化。