正渗透基本原理和其工程应用.pdfVIP

第 4l卷 第 4期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．41 No．4 2012年4月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Apr．2012 正渗透基本原理及其工程应用 王一鸣 ，杨贵盛 ，李习臣 (中国联合工程公司，浙江杭州 310022) 摘 要：介绍了正渗透基本原理及其在海水淡化、绿色能源方面的应用，通过对正渗透和减压渗透过程的通量 模型的分析，指出内、外浓差极化是导致通量衰减的主要因素，并依据模型提出了减弱内、外浓差极化影响的思路， 为正渗透技术的工程应用提供了参考。 关键词：正渗透；海水淡化；减压渗透；浓差极化 中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1671—9905(2012)0441024-03 早在 18世纪，法国人AbbeNollet就发现了渗 在渗透压作用下从原料液侧透过膜向驱动液侧扩 透现象，在此后的200多年里，渗透作用引起了工程 散，即正渗透(FO)。当APAn时， O，水仍然会 界的极大兴趣，人们开发出了反渗透、超滤、微滤等 从原料液侧透过膜流向驱动液侧，该过程称为减压 膜技术，其中反渗透技术凭借 良好稳定的出水品质、 渗透(Pressure—retardedosmosis，PROo当AP△兀 连续生产以及较小的占地面积等优势，被广泛应用 时，Jw0，水会从驱动液侧透过膜流向原料液侧，即 于工业生产和 日常生活的各个方面。然而反渗透较 反渗透(RO o 高的能耗以及运行中产生的废水，逐渐被人们所关 注。为了降低能耗，改善环境，人们开始关注低能耗、 低污染的绿色技术，一种新兴的膜技术——正渗透 技术逐渐成为人们关注和研究的热点 】。 1 正渗透基本原理 正渗透 (FO) 减压渗透 (PRO) 反渗透 (RO) 图 1正渗透、减压渗透、反渗透过程原理示意图 正渗透(ForwardOsmosis，FO)是一种依靠渗透 由图 1可知，渗透过程不需要外加压力或只 压驱动的膜分离过程 口】，即水通过选择性半透膜从 需要较小的外加压力，因而正渗透(FO)、减压渗透 较高水化学势区域(低渗透压侧)自发地扩散到较 (PFO)相对于反渗透(RO)而言，能耗优势比较明 低水化学势区域(高渗透压侧)的过程。正渗透过 显。图2清楚地反映了反渗透、减压渗透、正渗透三 程的驱动力是驱动液与原料液的渗透压差，渗透压 者之间的相互关系。 兀可由van’tHoff渗透压模型得出，见式(1)。 =cRT (1) 其中C是溶液中溶质的浓度，R是气体常数， 一，一一／／／／／／1 是热力学温度。 三_~- RO ／ ／ ，，，， iA—A、：2、4、／，，，，，， 压力驱动膜过程的通量模型为： 、 ， 一i