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【全面】正渗透技术的个人简历

北极星环保网来源:中国污水处理工程网2016/10/31 9:36:23我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:废水处理 反渗透 膜分离技术

汲取液浓度对溶质返混通量的影响见解不一.有研究认为影响较小,基本可以忽略.也有研究汲取液(EDTA钠盐)浓度较低时,溶质返混通量随着汲取液浓度的增加而增加;浓度较高时,溶质返混通量变化不明显(Hau  et al.,2014).

汲取液浓度的增大可能增加溶液的粘度,从而增加泵的能耗.

3.3 原水性质3.3.1 原水组成

根据原水中主要物质组成可将原水分为无机类和有机类.其中无机类主要是含盐水.有机类包括染料废水、太空废水、含油废水,含氯水(卤乙酸)、城市污水,地表水中污染物(PhACs,TrOCs)等,详见本文2.1~2.4节应用部分.

3.3.2 原水浓度

原水中盐浓度的升高导致原水侧渗透压升高,膜两侧的渗透压差(πD-πF)变小,渗透驱动力变小,水通量降低,截留率降低不明显.

3.4 运行条件3.4.1 温度

温度影响FO的水通量、溶质返混通量和膜污染.

温度升高使溶液的粘度降低,扩散和传质系数提高,减小浓差极化,提高水通量.温度升高,会使溶液渗透压升高,最终使水通量增加,见公式(1):

(1)

式中,π是渗透压(bar),R是气体常数(8.314 J˙mol-1˙K-1),T、V、aW分别是是温度(K)、摩尔体积(18  mL˙mol-1)和水的活度.

3.4.2 pH

pH改变影响膜表面性质,进而影响FO的水通量和截留效果.研究者发现pH的改变会引起交联膜聚合结构构象和表面疏水性的改变,随着pH的增加,膜表面的电负性增强,使聚合物基体上可电离官能团之间的排斥作用增强,最终使平均孔径变大,渗透水通量增加;另外,随着pH增加,膜表面的亲水性会增强,有利于提高水通量.Xie等发现当pH高于5.8时,原水中模拟污染物磺胺甲恶唑呈电负性,pH升高使FO膜AL表面电负性增强,因此膜表面与污染物之间的斥力增强,从而提高了污染物的截留率(Xie  et al. 2012).

pH改变影响原水中污染物化学形态,进而影响FO的截留率.如Kim等用FO截留B3+时,当pH升高,B3+与OH-结合生成B(OH)3,水合半径增大,更易被截留;当pH继续升高,B(OH)3水进一步水解为B(OH)4-,B(OH)4-与FO膜表面负电荷产生排斥作用,截留率进一步提高.Xie发现pH在3.5~7.5范围变化时,原水中的卡马西平呈电中性,因此不受膜表面电荷变化的影响,截留率也不受影响;但pH高于5.8时,呈现电负性的磺胺甲恶唑的截留率随pH升高而升高.

pH改变影响汲取液溶质化学形态,进而影响返混通量.Hau等利用EDTA钠盐作为汲取液时,当pH高于7时,EDTA4-本身会结合自由态的Na+,生成Na[EDTA]3-,降低汲取液的返混通量.

3.4.3 流速和流向

原水和汲取液的流速升高,增大膜表面的水流剪切力,可以产生较快的渗透流稀释作用,提高传质系数,降低外部浓差极化,从而使FO水通量增加.但有些研究者认为当流速在小范围改变时,并不足以引起传质及外部浓差极化的改变.

流向指原水流和汲取液流的相对方向,为顺流或逆流.但可能由于FO研究的规模都很小,流向对FO的影响并未体现出来.

4 存在问题

虽然FO成为近年来的研究热点,但目前仍未得到广泛应用,浓差极化、膜污染、汲取液溶质返混,汲取液的后处理等问题亟待解决.

4.1 浓差极化

4.1.1 外部浓差极化和内部浓差极化

外部浓差极化发生在FO膜外部,即活性层和支撑层的表面.可分为浓缩型外部浓差极化和稀释型外部浓差极化.当采用AL-FS模式时,原水中水分子通过FO膜时,溶质(污染物)被截留,在膜的活性层与原水界面区域溶质浓度越来越高,发生浓缩型外部浓差极化(图  2a),在膜的支撑层与汲取液界面区域溶质浓度会被水稀释;当采用AL-DS模式时,水分子通过FO膜进入汲取液,膜的活性层与汲取液界面区域汲取液被稀释,溶质浓度降低,发生稀释型外部浓差极化(图  2b),同时在膜的支撑层与原水界面区域发生浓缩型浓差极化.内部浓差极化发生在FO的支撑层内部,分为浓缩型内部浓差极化和稀释型内部浓差极化.当AL-FS时,发生稀释型内部浓差极化(图  2a蓝色区域);当AL-DS时,发生浓缩型内部浓差极化(图 2b蓝色区域).与发生在支撑层内部浓差极化相比,发生在支撑层外部的浓差极化可以被忽略.

图 2内部浓差极化和外部浓差极化(a. AL-FS模式下的浓缩型外部浓差极化和稀释型内部浓差极化, b.  AL-DS模式下的稀释型外部浓差极化和浓缩型内部浓差极化)

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