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。     

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。     

正渗透膜材料的研究进展

正渗透技术因其低能耗、耐污染等优势受到国际和国内众多学者的关注,尤其近几年来,取得了迅速发展。本文对正渗透过程中的影响因素以及浓差极化现象作了简要分析,结果表明,内浓差极化是影响正渗透技术效率低下的重要因素,而制备适当的膜材料是有效改善内浓差极化的关键技术。回顾了正渗透分离技术在国内外的发展历程,通过不懈的探索和研发,先后成功制备得到不同材料和结构的正渗透膜。重点讲述膜材料在正渗透领域所取得的最新研究进展,最后指出众多正渗透膜材料由于条件限制难以推广应用,希望在未来的研究过程中突破这项技术难题,缩短科研理论与实际应用之间的差距,在膜材料的实际应用方面取得创新性成果。     

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。     

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。     

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。     

隔网对正渗透膜压力延迟渗透性能影响的研究

针对压力延迟渗透(PRO)过程中正渗透膜片的性能表现,采用无隔网、单隔网和双隔网相互对照的方法考察了过程中正渗透膜片的水通量和盐通量的变化情况。结果发现,实验过程中无隔网时浓差极化现象对水通量的影响比较明显;单隔网能有效减弱浓差极化现象,水通量平均提升10%左右,盐通量下降幅度为3.4%左右;双隔网虽然在一定程度上可以减弱浓差极化现象,但实验过程中出现的阴影效应,导致膜片有效渗透面积减少及水通量快速下降。经过比较发现PRO过程中在膜片两侧添加单隔网可以使膜的水渗透性能和盐截留性能达到较好的状态。     

具有旋转横流的管式膜微滤的渗透通量及环隙压力分布

用自行研制的计算机控制的在线管式膜器环隙压力测试系统实测分析了不同入口压力、不同悬浮液浓度和不同膜器环隙大小下的旋转横流膜微滤渗透通量大小及环隙压力分布规律,与一般横流膜微滤的环隙压力分布及渗透通量大小进行了对比,为进一步研究膜微滤强化机理、探讨减少或解决浓差极化和膜污染的方法提供了实测依据.     

正渗透膜净水试验研究

研究了正渗透(FO)过程中水通量和驱动溶质扩散规律,并以奎宁和腐殖酸作为模型有机物,研究FO膜对有机物的截留性能。结果表明,FO水通量与驱动液含量正相关,但由于内部浓差极化的影响并不呈正比例;温度越高所产生的水通量也越大,在温度11～36℃时水通量从4 L/(m2.h)上升至10 L/(m.h)。驱动溶质的反扩散量随运行时间的延长线性增加,由于唐南效应Na+的反扩散量大于2价阳离子。FO膜对奎宁和腐殖酸均有较好的截留效果。     

N-乙酰化壳聚糖超滤膜污染的控制

探讨了原料液预处理、超声清洗和表面活性剂膜面表面改性三种强化措施对N-乙酰化超滤膜超滤过程中的浓差极化和膜污染的控制,结果表明:经过原料液真空抽滤和20-30W超声15min以及在非离子表面活性剂APE中浸泡10h的物理和化学清洗相结合的方式,可使膜在一个月内保持纯水渗透通量在5.6ml/(cm2.h)。     

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。     

弹状流对陶瓷膜超滤葡聚糖水溶液的影响

为降低膜污染和浓差极化需维持较高膜面流速,能耗较高。将气升式外循环引入膜过程,可有效降低浓差极化和能耗。实验考察了曝气量对渗透通量的影响,当曝气量为400 L·h^-1时,与相同液速条件下单相流错流过滤相比较,膜通量提升87%;进一步增大曝气量,膜通量增加趋势变缓。对气升式膜过滤过程的水力学特性进行了研究,在弹状流条件下,气液两相流可有效提高膜面剪切力,增强膜面传质。在较低流速下,曝气可有效降低膜污染阻力,提高膜通量。结合气液两相流理论和膜过滤阻力模型,分析了弹状流提升膜通量的机理。     

含盐高有机污染水源的反渗透处理工艺

针对含盐高有机物污染水源,明确了反渗透系统的主要设计目标是降低系统污染速度,因此需要降低系统的设计通量、降低浓差极化度与提高系统通量均衡度。提出了浓水回流、段间加压、缩短系统流程及立式膜壳安装等一系列降低系统污染速度的特殊工艺与结构,分析了其与浓差极化度、段通量比、端通量比、系统脱盐率、段壳浓水比及吨水能耗等系统运行指标的关系,从而形成了针对含盐高有机物污染水源的反渗透系统设计模式。     

头孢菌素C发酵液陶瓷膜过滤过程中的影响因素研究

为考察陶瓷膜在头孢菌素C发酵液膜过滤过程中的应用性能进行了实验研究,对影响较为显著的因素进行了分析讨论.给出了渗透通量在膜过滤过程中变化的完整曲线,分别分析说明了平均压差、顶洗、膜面流速等操作条件与渗透通量的关系.分析了不同温度下的CPC收率理论值与实测值的关系,并在此基础上考察了温度对渗透通量的影响.根据浓差极化理论,给出了渗透通量与浓缩比的关系式,并对其进行了实验验证.结果表明,较高的温度(15℃)有利于头孢菌素C发酵液膜过滤过程的进行,渗透通量与浓缩比a的对数呈线性关系,通量主要受到保留液主体固形物浓度CB的影响.此外,实验还发现,通过"清水置换-碱洗-清水置换-酸洗-清水置换"联合清洗方法,可使膜通量恢复到新膜通量的90%以上.     

单通道陶瓷膜管低压透水性能实验分析

无机陶瓷膜作为多孔介质具有分离效率高、耐酸、耐碱等优点,被视为在海水淡化、废水处理、气体分离等领域的研究热点。采用Al₂O₃管式单通道陶瓷膜材料构建膜组件,以燃煤电厂自来水、烟气冷凝水、脱硫废水三种不同水质为例,开展低跨膜压差下的膜组件透水性能实验,研究了膜参数、跨膜压差及水体温度等因素对渗透通量、渗透水质的影响,并对引发膜污染的机理过程进行了探讨分析。实验结果表明：陶瓷膜管的结构参数是关键因素,如孔隙率、孔径及厚度等;低跨膜压差下的渗透通量随压力增大呈线性提高,并未发现浓差极化现象,水体温度变化通过改变黏度进而影响渗透通量,同时水质较差时会导致渗透通量降低;陶瓷膜管的孔径是影响渗透水质的核心要素,微滤与纳滤膜对改善悬浮物含量、浊度及色度效果明显,不同孔径对盐度、电导率影响不同;从SEM图可以看出,污染物在膜表面或膜内部发生的沉积、架桥等现象导致严重的膜污染。充分认识影响陶瓷膜管渗透特性的关键因素及污染物的作用机理,对提高无机陶瓷膜的应用前景具有重要意义。     

超滤和反渗透过程的浓差极化：文献述评Sablani,S．S．等Desalination2001,141（3），269～289（英文）

在膜分离过程的初始阶段，通量下降的主要原因是溶质在膜表面上的浓差极化。浓差极化可与膜表面的不可逆污染以及可逆的凝胶层的彤成同时发生。为了对浓差极化现象深入了解，进行了很多组试验研究。木义重点讨论已经发表的研究结果。     

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。     

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。     

正渗透技术处理煤气化废水工艺条件研究

采用正渗透技术处理煤气化废水,研究了正渗透过程纯水透过通量与膜活性层朝向、膜面流速及汲取液的关系.结果表明,膜活性层朝向为AL-FS、膜面流速为20 cm/s时处理效果最好,处理后浓水处理量可减少50％以上.