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正渗透技术在污水处理中的应用

浏览次数: 日期:2016年11月17日 11:00

摘要:

  :膜分离技术由于出水水质高、设备简单易操作、能耗相对较低、适应性强等特点,在水处理领域获得越来越多的关注.目前应用于水处理领域的几种膜分离技术.其中微滤(microfiltration,MF)、超滤(ultrafiltration,UF)、纳滤(nanofiltration,NF)和反渗透(reverseosmosis,RO)由机械压力驱动传质过程,是水和废水处理的常规技术.其他膜技术,如温度差驱动的膜蒸馏技术(membranedistillation,MD),电场驱动的电渗析技术(electro-dialysis,ED),一些由化学反应驱动的膜吸收技术(membraneabsorption,MA)等也成为水处理领域的新型技术.正渗透(forwardosmosis,FO)是一种由渗透压(浓度差)驱动的新型膜技术.可用于海水脱盐、废水处理等方面.  FO膜是一种渗透膜.名义孔径在1nm以下,用于截留溶解性离子和盐类等物质,与RO相当.但与RO相比,FO无需外加机械压力,具有低压操作、低膜污染、高截留的优点,近年来在水处理领域受到较多关注.  2FO原理(Basicprincipleo

  :膜分离技术由于出水水质高、设备简单易操作、能耗相对较低、适应性强等特点,在水处理领域获得越来越多的关注.目前应用于水处理领域的几种膜分离技术.其中微滤(microfiltration,MF)、超滤(ultrafiltration,UF)、纳滤(nanofiltration,NF)和反渗透(reverse osmosis,RO)由机械压力驱动传质过程,是水和废水处理的常规技术.其他膜技术,如温度差驱动的膜蒸馏技术(membrane distillation,MD),电场驱动的电渗析技术(electro-dialysis,ED),一些由化学反应驱动的膜吸收技术(membrane absorption,MA)等也成为水处理领域的新型技术.正渗透(forward osmosis,FO)是一种由渗透压(浓度差)驱动的新型膜技术.可用于海水脱盐、废水处理等方面.

  FO膜是一种渗透膜.名义孔径在1 nm以下,用于截留溶解性离子和盐类等物质,与RO相当.但与RO相比,FO无需外加机械压力,具有低压操作、低膜污染、高截留的优点,近年来在水处理领域受到较多关注.

  2 FO原理(Basic principle of FO)

  FO膜是一种选择性渗透膜,膜的一侧是低渗透压的待处理水,另一侧是高渗透压的汲取液,水分子透过FO膜从低渗透压侧扩散到高渗透压侧,从而实现水与杂质的分离(图 1).该过程的驱动力是膜两侧溶液的渗透压差,不需外界提供压力.

  2.1 FO应用与运行效果

  2.1.1 海水(浓盐水)脱盐

  FO已被用于含盐废水、含盐地下水、盐湖水和海水的脱盐.大多数为实验室规模的小试研究,汲取液采用难挥发性(NaCl,Na2SO4,MgSO4等)或挥发性(NH3/CO2和NH4HCO3)盐溶液.其中Zhao等进行的盐湖水脱盐,回收率达到70%.McGinnis等采用中试规模的FO处理高盐水(TDS>70,000 ppm),回收率达到60%,与蒸发浓缩技术相当,出水水质达标(美国宾州地表水排放标准TDS < 500 mg˙L-1,氯化物 < 250 mg˙L-1,钡 < 10 mg˙L-1钡,锶 < 10 mg˙L-1).

  2.1.2 城市污水处理

  Li等采用实验室规模FO处理模拟城市径流,发现FO能保持较高的渗透水通量和截留率,实现稳定运行,微量金属离子、磷、硝酸盐和总氮的截留率可分别达到98%~100%、97%~100%、52%~94%和65%~85%,能够克服传统膜技术能耗高等缺陷.Linares等也利用FO处理模拟城市污水,进行实验室规模的研究,多数微量金属离子的截留率均高于99%,COD和磷的截留率将近99%,氨和总氮的截留率可分别达到67%~68%和56%~59%.FO作为城市污水的一种处理方法,实现其稳定、连续和长期运行是重要目标.

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