試析正滲透技術在水(shuǐ)和廢水(shuǐ)處理中的應用

摘要(yào)：正滲透技術是(shì)滲透壓進行(xíng)驅動的膜技術，與過去傳統機械壓力驅動膜技術相(xiàng)比具有較多(duō)優點，例如出水(shuǐ)水(shuǐ)質良好、能耗較低(dī)、設備應用便捷性較高(gāo)、污染低(dī)等基本特點。近些年我國(guó)在水(shuǐ)與廢水(shuǐ)處理中開(kāi)始對正滲透技術的應用進行(xíng)探析，從(cóng)實際應用中可(kě)以看出目前正滲透技術仍舊存在相(xiàng)應問(wèn)題，使得技術全面推廣受限。本文以下主要(yào)對正滲透技術在水(shuǐ)與廢水(shuǐ)處理中的應用進行(xíng)探析，爲技術的發展提供相(xiàng)應建議。

關鍵詞：正滲透技術；水(shuǐ)和廢水(shuǐ)處理；應用

随着社會(huì)各個領域的全面發展，針對水(shuǐ)和能源可(kě)持續發展問(wèn)題開(kāi)始更加關注，淨水(shuǐ)生産是(shì)能量密度較高(gāo)的過程，如何在低(dī)耗能前提下滿足基本用水(shuǐ)需求是(shì)社會(huì)發展新時期需要(yào)解決的重點問(wèn)題。膜分(fēn)離(lí)技術因出水(shuǐ)水(shuǐ)質較高(gāo)，設備操作便捷等諸多(duō)優勢當前在水(shuǐ)處理領域中受到廣泛關注，在現(xiàn)階段水(shuǐ)處理領域中常用的膜分(fēn)離(lí)技術主要(yào)有超濾、微(wēi)濾、反滲透和納濾等。正滲透技術是(shì)一種滲透壓驅動的新型膜技術，在水(shuǐ)與廢水(shuǐ)處理中應用價值較高(gāo)。

一、正滲透技術基本原理概述

（圖1 正滲透與反滲透原理示意圖）

在正滲透技術應用過程中，水(shuǐ)通(tōng)過半透膜從(cóng)原料液側滲透到濃度較高(gāo)的DS側，或是(shì)離(lí)子不(bù)能全面通(tōng)過半透膜。從(cóng)而使得水(shuǐ)和溶質之間(jiān)産生分(fēn)離(lí)。在實際應用中，水(shuǐ)會(huì)不(bù)斷進行(xíng)滲透，逐步進入到DS側，實際濃度值會(huì)不(bù)斷被稀釋，滲透壓也會(huì)逐步降低(dī)，此時FS側濃度值會(huì)不(bù)斷提升，滲透壓會(huì)逐步增加。等到膜兩側位置滲透壓差和液面位差相(xiàng)等時，滲透過程結束。實際上，正滲透不(bù)需要(yào)添加相(xiàng)應外(wài)部壓力，通(tōng)過膜兩側滲透壓差能夠對此過程基本驅動力進行(xíng)分(fēn)析， 正滲透基本原理如圖一所示[1]。

二、正滲透技術應用中存在的問(wèn)題分(fēn)析

正滲透技術與傳統膜技術相(xiàng)比，在應用性能等諸多(duō)方面存在一定優勢，但(dàn)是(shì)也存在較多(duō)問(wèn)題，此類問(wèn)題對正滲透技術全面推廣造成的一定限制(zhì)性，所以需要(yào)重點對此類問(wèn)題進行(xíng)解決。正滲透技術應用中濃差極化(huà)是(shì)主要(yào)問(wèn)題，濃差極化(huà)分(fēn)爲內(nèi)部和外(wài)部濃差極化(huà)，又能分(fēn)爲濃縮型與稀釋型。內(nèi)外(wài)濃差極化(huà)産生的主要(yào)區别在于正滲透技術的支撐層內(nèi)部與外(wài)膜部差。在應用AL-FS模式時，外(wài)部會(huì)産生濃縮型濃差極化(huà)，內(nèi)部會(huì)産生稀釋性濃差極化(huà)。濃差極化(huà)會(huì)在膜表面産生相(xiàng)應的邊界層，使得水(shuǐ)通(tōng)量受到限制(zhì)。在膜分(fēn)離(lí)技術應用中膜污染問(wèn)題是(shì)需要(yào)解決的重點問(wèn)題。由于受到污染問(wèn)題影響，正滲透水(shuǐ)通(tōng)量将會(huì)降低(dī)，在長時間(jiān)應用中需要(yào)及時清洗污染層，目前主要(yào)污染是(shì)有機污染，還有無機污染和微(wēi)生物(wù)污染。汲取液溶質返混也是(shì)需要(yào)解決的主要(yào)問(wèn)題，汲取液體(tǐ)中溶質會(huì)通(tōng)過膜進入到材料液體(tǐ)中，導緻膜滲透壓不(bù)斷降低(dī)，産生膜污染問(wèn)題。

三、正滲透技術在水(shuǐ)和廢水(shuǐ)處理中的應用探析

（一）在海水(shuǐ)淡化(huà)中的應用

正滲透技目前能夠在海水(shuǐ)淡化(huà)以及含鹽水(shuǐ)脫鹽中進行(xíng)應用，膜技術經過長期發展，在DS以及應用材料方面獲取了較大(dà)進步。近些年随着膜技術快(kuài)速發展以及水(shuǐ)資源短(duǎn)缺等問(wèn)題，相(xiàng)關比們開(kāi)始将正滲透技術應用在海水(shuǐ)淡化(huà)領域中。在研究初期階段，相(xiàng)關人(rén)員(yuán)通(tōng)過采用适量濃度的Nacl來(lái)替代海水(shuǐ)進行(xíng)脫鹽實驗研究，但(dàn)僅僅是(shì)對抵禦污染以及調節水(shuǐ)通(tōng)量等方面進行(xíng)探析，未能對正滲透技術應用中産生的能耗問(wèn)題進行(xíng)分(fēn)析。而後随着關注領域的不(bù)斷擴大(dà)，在應用中通(tōng)過氨-二氧化(huà)碳溶液作爲DS進行(xíng)正滲透後續操作分(fēn)解，從(cóng)實踐應用中可(kě)以看出能夠有效清除溶質，此外(wài)正滲透技術與較多(duō)技術，例如膜蒸餾結合能夠獲取良好應用效果。目前有諸多(duō)實驗室通(tōng)過正滲透技術對海水(shuǐ)脫鹽、鹽湖水(shuǐ)脫鹽、含鹽地(dì)下水(shuǐ)脫鹽等進行(xíng)全面研究，實際回收率良好，能夠與蒸發濃縮技術進行(xíng)比較[2]。

（二）在污水(shuǐ)處理中的應用

随着社會(huì)經濟的快(kuài)速發展，社會(huì)化(huà)生産生活污水(shuǐ)産量不(bù)斷提升，對污水(shuǐ)進行(xíng)有效處理是(shì)相(xiàng)關部門需要(yào)關注的重點問(wèn)題。随着膜技術全面發展，在污水(shuǐ)處理過程中能夠有效應用膜技術，應用膜生物(wù)反應器。膜生物(wù)反應器在産生初期階段，應用過程主要(yào)是(shì)微(wēi)濾和超濾，與傳統污水(shuǐ)處理技術相(xiàng)比穩定性更好，但(dàn)是(shì)也存在一定不(bù)足之處，例如能耗較高(gāo)以及膜污染較爲嚴重，加上這(zhè)兩種膜對低(dī)分(fēn)子量污染截留率較低(dī)，對MBR處理成效會(huì)産生不(bù)同程度影響。随着正滲透技術快(kuài)速發展，有相(xiàng)關研究人(rén)員(yuán)提出通(tōng)過正滲透技術取代超濾和微(wēi)濾，降低(dī)MBR處理中存在的問(wèn)題。Os MBR與MBR在能耗以及抗污染等應用性能方面應用成果有效提升，但(dàn)是(shì)也存在較多(duō)問(wèn)題，比如溶質與溶解物(wù)在反應器中進行(xíng)長期積累，使得滲透壓差不(bù)斷降低(dī)，對膜通(tōng)量産生影響。從(cóng)實驗驗證中可(kě)知，将正滲透技術與微(wēi)濾等進行(xíng)并聯能夠有效解決此類問(wèn)題，具有較大(dà)可(kě)行(xíng)性，能夠解決沉積物(wù)等問(wèn)題[3]。

結語：

總而言之，正滲透技術是(shì)一種通(tōng)過滲透壓差爲主要(yào)驅動力進行(xíng)分(fēn)離(lí)的技術，與諸多(duō)膜分(fēn)離(lí)技術相(xiàng)比自(zì)身具有諸多(duō)應用優勢，但(dàn)是(shì)也存在一定不(bù)足之處使其全面推廣受到限制(zhì)。目前需要(yào)從(cóng)實踐和實驗基礎上對正滲透技術應用進行(xíng)探究，更好地(dì)拓寬其應用範圍。

來(lái)源：北(běi)極星水(shuǐ)處理網