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正渗透工艺能否取得成功,取决于其膜的性能——如何该膜的内外浓差极化最小化,以及如何将除盐净水从汲取液中高效分离。一个位于美国加州的FO膜制造商Porifera曾做过另一个比较试验:用FO膜和UF膜作为RO海水淡化的预处理的两种方式进行对比。得到的结果跟之前介绍的研究类似——使用FO的系统的膜污染情况更轻。当用FO作为海水淡化的预处理工艺时,除了氯化钠,可以选择多样化的汲取液来优化工艺。
膜蒸馏
膜蒸馏 (Membrane distillation)使用疏水性多孔膜,蒸汽通过扩散作用导入膜孔。实际上膜蒸馏的吸引之处在于其传导原理和选择性不同于依靠渗透压的反渗透或者正渗透膜。
最近有研究报道使用膜蒸馏工艺来处理高浓度的含盐原水,继而改善RO系统和通过盐结晶实现资源回收。另一个有趣的应用是将膜蒸馏工艺和太阳能或者回收余热相结合,使它变成一种永续工艺。这方面的工作涉及了新的膜组件的设计和研发和整合,以及其长期运行的膜污染情况的分析。正在进行这方面研究的国家包括了荷兰、西班牙、突尼斯和新加坡。
结论和展望
膜污染和能耗依旧是膜技术最大的挑战,需要得到进一步的优化和突破。但不可否认,随着其越加广泛的应用,膜工艺在技术和经济适用性上的竞争力都在逐步加强。影响膜技术快速发展的主要因素包括:
(1) 能源/资源短缺、气候变化和人口快速增长带来的多层面的全球问题
(2) 膜材料和膜组件的改良
(3) 运行的稳定性,例如更好的抗污染性
除此以外,膜的持久性和寿命等问题,例如连续式MBR的寿命是否真的如生产商声称的长达20年,仍有待运行经验来验证。
由于膜自身的性能特点,膜技术将会是解决当今世界难题的核心技术之一。由联合国推动的千年项目 (Millennium Project) 提出了15个全球性挑战,膜技术将能为其中的五个提供巨大帮助:
可持续发展和气候变化
水资源短缺和水质问题
保持人口增长和资源可持续利用之间的平衡
减少新生和复发疾病与免疫微生物对人类健康的威胁
安全有效地满足日益增长的能源需求
关于作者
Val S. Frenkel, CH2M, USA
Xia Huang, Tsinghua University, China
Kuo-Lun Tung , Chung Yuan Christian University, Chinese Taiwan
Franz Frechen, University of Kassel, Germany
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