正渗透膜分离的研究进展

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。     

正渗透基本原理及其工程应用

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。     

基于纳米纤维膜支撑层正渗透复合膜制备的研究进展

性能优良的正渗透(FO)膜的制备是FO技术研究与应用的关键问题之一。静电纺丝纳米纤维支撑层因其特有的三维孔道结构、高孔隙率、低曲率因子等优点,能有效缓解内浓差极化,提高FO膜性能,近年来已被广泛用于FO膜的制备。介绍了FO的浓差极化产生原理以及评估FO复合膜性能的膜结构参数,回顾了纳米纤维作为正渗透支撑层的发展历程(单一材料、共混材料、纳米掺杂以及表面改性),展望了静电纺丝支撑层的发展趋势。     

浓差极化对正渗透膜通量影响研究

采用两种正渗透膜HTI-ES和HTI-NW膜研究了浓差极化对膜通量的耦合作用,阐述了浓缩的外浓差极化和稀释的内浓差极化对膜通量的影响。结果表明内浓差极化是造成膜通量减小的主要原因,在此基础上同时结合浓差极化模型,求得了外浓差极化系数k和内浓差极化系数K,并对实验数据进行了拟合,该模型计算出的HTI-ES水通量与实验吻合良好。     

纳米材料用于薄层复合正渗透膜的制备

正渗透是一种以渗透压为驱动力的膜分离技术,它具有低污染、低能耗、在常温常压下运行等优点,因而被广泛地应用于水处理和脱盐。然而,正渗透技术依然存在一些瓶颈,包括浓差极化现象、膜污染、溶质的反向扩散和新的膜材料以及汲取液的设计。纳米材料的快速发展为解决这些问题提供了一种有效的途径,将无机纳米材料作为填料,添加到薄层复合(TFC)膜中能够有效地增正渗透性能。这篇综述概括了纳米无机材料作为填料用于薄层复合正渗透膜的制备。     

膜分离过程中强化传质的研究进展

膜分离作为是一种新型的化工分离技术,具有多方面的优点.但是,由于浓差极化和膜污染等问题的存在,造成的渗透通量衰减,阻碍了膜技术在工业领域内的大规模应用.因此,必须采取各种有效的强化措施,减轻或避免浓差极化和膜污染,从而提高渗透通量.本文详细阐述了渗透通量衰减的原因和强化传质的措施及机理,综合考虑提高渗透通量和能耗增加两个相互竞争因素,全面评价和衡量强化效果及其经济性.     

正渗透水处理关键技术研究进展

正渗透相对于外力驱动膜分离技术压力更低、能耗小,对环境的影响也较弱,近年来颇受关注。分析了正、反渗透技术的差异,探究了正渗透技术中膜材料的不同对膜污染与浓差极化现象的影响及不同汲取液的性能,综述了其在海水淡化、废水处理和能源领域的应用。此外,通过对正渗透水处理技术研究现状的说明,明确了该技术主要在膜性能和汲取液方面存在不足,将其进一步研究改进会促进新一代水处理技术的发展和应用。     

正渗透膜在水处理应用中的研究进展

叙述了正渗透(FO)技术的基本原理以及汲取液种类、膜污染和浓差极化现象对FO过程性能的影响,回顾了FO膜及其在水处理应用中的发展情况,旨在为FO技术的进一步发展提供理论基础和参考作用。介绍了3种FO膜制备的主要方法,分别是相转化法、界面聚合法和化学修饰,每种方法因原理不同而各具优势。认为FO技术以其能耗低、污染轻等优势具有良好的应用前景,其未来的发展需要从实验研究向实际应用转化,而性能优良的FO膜的制备、汲取液的选择和分离仍是FO技术研究与应用的关键核心问题。     

膜厚度和流动状况对渗透蒸发过程的浓差极化影响

浓差极化对渗透蒸发过程的渗透速率和分离因子有一定负面影响。文中利用渗透蒸发过程中的分步阻力传质模型分析浓差极化,以含乙醇质量分数2%的乙醇/水为进料体系,观察进料流速对渗透蒸发过程中分离因子和通量的影响。分别估算了边界层阻力和膜阻力以及流速对边界层阻力的影响,并考察了膜厚度对浓差极化和分离因子的影响。     

编织型中空纤维膜污染与浓差极化的试验研究

导致膜污染和浓差极化的主要因素有：悬浮液浓度、颗粒粒径、颗粒表面性质、膜材料以及膜表面的流态等。设计的一组试验证明了上述因素导致膜污染与浓差极化对膜处理的危害性;同时也证明了在中空纤维膜中,Dean涡这种不稳定流能较大程度地降低膜污染与浓差极化,降低的程度取决于Dean涡的优化参数。     

正渗透原理及分离传质过程浅析

正渗透是一种新兴的膜分离技术,因其低能耗、抗污染、对污染物截留能力广等的潜力,在脱盐、废水处理、农业和电力等领域的应用前景备受瞩目。本文介绍了正渗透概念和原理,通过正渗透传递过程的现象学模型,对浓差极差极化与质量传递的关系作出分析,提出了强化正渗透传质过程的一些建议。     

正渗透过程中汲取质反向渗透研究进展

正渗透(FO)作为一种浓度驱动的膜技术,因其膜污染轻、能耗低和回收率高等优点而逐渐成为膜技术领域的研究热点之一。汲取质的反向渗透是正渗透过程中不可忽视的现象,但其研究相对比较滞后。本文主要介绍了汲取质反渗模型的研究进展,分析了渗透压差、膜表面流速、膜结构与膜材料、温度、汲取质种类、膜取向、离子水力半径等因素对汲取质反向渗透的影响情况,并发现汲取质的反向渗透通量可由其浓度或汲取液渗透压的一元多项式表达。总体而言,FO模式的汲取质反渗模型经过不断发展已相对比较完善,而压力阻尼渗透(PRO)模式的反渗模型则缺陷较大,有待进一步研究;此外,关于汲取质反渗过程影响因素及其影响机制的研究对于汲取质、膜材料的选择与开发,以及正渗透过程的优化均具有重要的指导作用,因此会引起越来越多的关注。     

正渗透技术研究综述及应用展望

正渗透技术是近年来新兴的水处理技术,其研发初始即指向各种高难度废水的处理回用及物料分离领域,是一项有广阔发展空间的水处理技术。目前对该技术的研究重点集中在膜材料和汲取液的选择上。从正渗透的原理出发,介绍了正渗透膜材质及汲取液的前沿科技成果,分析了未来正渗透膜材质和汲取液选择的方向。最后,总结了正渗透技术的优势,并对正渗透的未来应用做了展望。     

A novel ammonia—carbon dioxide forward (direct) osmosis desalination process

A novel forward (direct) osmosis (FO) desalination process is presented. The process uses an ammonium bicarbonate draw solution to extract water from a saline feed water across a semi-permeable polymeric membrane. Very large osmotic pressures generated by the highly soluble ammonium bicarbonate draw solution yield high water fluxes and can result in very high feed water recoveries. Upon moderate heating, ammonium bicarbonate decomposes into ammonia and carbon dioxide gases that can be separated and recycled as draw solutes, leaving the fresh product water. Experiments with a laboratory-scale FO unit utilizing a flat sheet cellulose tri-acetate membrane demonstrated high product water flux and relatively high salt rejection. The results further revealed that reverse osmosis (RO) membranes are not suitable for the FO process because of relatively low product water fluxes attributed to severe internal concentration polarization in the porous support and fabric layers of the RO membrane.     

正渗透水处理关键技术研究进展

正渗透是一种新型的膜分离技术,其分离的驱动力来源于原料液和汲取液之间自然存在的渗透压差,近年来正渗透技术已在国际上得到广泛关注。简述了基于此技术的正渗透水处理过程的基本原理,指出了这种新型水处理过程的关键技术——正渗透膜和汲取液,根据各自的技术特点对其进行分类概述,并从实验室基础研究和技术的商业化进程两方面介绍了这两项关键技术取得的最新研究进展。从水通量角度对不同体系进行了简单比较,分析了各材料和方法的优缺点,并对它们的应用前景进行了展望。     

Recent advances in polymer and polymer composite membranes for reverse and forward osmosis processes

Semipermeable membranes are the core elements for membrane water desalination technologies such as commercial reverse osmosis (RO) process and emerging forward osmosis (FO) process. Structural and chemical properties of the semipermeable membranes determine water flux, salt rejection, fouling resistance, and chemical stability, which greatly impact energy consumption and costs in osmosis separation processes. In recent years, significant progress has been made in the development of high-performance polymer and polymer composite membranes for desalination applications. This paper reviews recent advances in different polymer-based RO and FO desalination membranes in terms of materials and strategies developed for improving properties and performances.     

基于FBG传感的正渗透膜界面剪切力变化特性

针对正渗透（FO）过程中膜面剪切力的分布式测量问题,基于光纤光栅（FBG）传感技术提出一种膜面剪切力的实时测量方法。研究了不同入口流速对剪切力分布、水通量和反向盐通量的影响,并对膜面的水力学特性进行分析。结果表明,FBG技术能够较好地给出FO膜组件表面流速的变化状况。膜面各位置的剪切力均呈现周期性的变化,在FO膜表面切向方向上,剪切力呈现空间分布的不均匀变化,直接导致了渗透通量的变化。增大入口流速能有效地改善膜面各位置的冲刷作用,但采用较大的入口流速才能使膜面距离入口较远位置的剪切力得到明显的提高。膜组件两侧剪切力的同步增加有利于提高膜通量,但单纯增加剪切力并不能更好地减缓浓差极化而提高水通量。     

正渗透膜特征参数测试方法研究进展

纯水渗透系数、溶质渗透系数和结构参数是评价正渗透膜性能的三个关键特征参数,其通常采用实验测试和理论模型相结合的方法测得,但不同方法测得特征参数间的差异会影响其对正渗透膜性能的准确评价和膜结构与性能间关系的建立。针对上述问题,本文在归纳和总结近年来国内外相关研究的基础上,详细分析了正渗透膜特征参数测试方法和理论模型的特点及发展现状,比较了反渗透-正渗透法和正渗透法的优缺点和局限性。基于溶解扩散模型和浓差极化理论所建立的反渗透-正渗透法和正渗透法,其模型简单、便于计算,但其假设具有局限性,影响了方法的实施和结果的准确性。优化理论模型可提高正渗透膜特征参数测定的准确性,但新模型的稳定性和适用范围仍需验证。     

国际正渗透膜技术研讨会IFOS2016回顾：正渗透可行吗?

回顾了2016年底在悉尼召开的国际正渗透研讨会的主要内容,概括了近年来正渗透技术研究和应用的最新进展。在膜材料方面,提高水通量应着重于降低支撑层结构参数,而不是提高分离层的渗透性能。提高分离层的截留率和耐污染性是提高膜性能的关键。对于各种类型的驱动溶质而言,无机盐很可能是最为现实可靠的驱动溶质。正渗透技术在渗透稀释和与其他分离技术的耦合过程处理高含盐污染水源中有潜在应用,然而渗透能发电在短期很难成为主流的新兴能源。