正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展-北极星水处理网

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正渗透是指水在渗透压的作用下通过半透膜从高水化学势区域（或较低渗透压）自发地向低水化学势区域（或较高渗透压）传递的过程。与压力驱动的膜分离水处理技术（比如超滤、纳滤、反渗透等）相比，正渗透具有低压、低能耗和较低的膜污染等优点。文章介绍了正渗透的技术原理，综述了其在水处理领域的研究和应用进展，分析了目前存在的问题并展望了应用前景。

膜分离技术近年来发展迅猛，在净水处理、污水处理与回用以及工业水处理领域应用广泛。其中反渗透（Reverseosmosis,RO）膜的膜孔径小，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，具有水质好、无污染、工艺简单等优点。然而RO存在能耗较高、水回收率低、浓水排放、浓差极化和膜污染严重等问题，限制了该技术的广泛应用。

正渗透（Forwardosmosis,FO）是一种常见的物理现象，是指水通过半透膜从高水化学势区域（或较低渗透压）自发地向低水化学势区域（或较高渗透压）传递的过程。

人类很早就用该技术服务于日常生活，例如用浓盐水干燥和保存食物。近年来研究发现正渗透技术在水处理领域具有无可比拟的优势，与外界压力驱动的RO过程相比，FO过程无需外加压力，仅依靠渗透压驱动，因此FO能耗小，膜污染相对较轻因而不需要频繁清洗。另外FO在脱盐过程中回收率高，浓缩盐水可通过结晶分离，没有浓盐水排放，是环境友好型技术。

目前国内关于FO应用于水处理的研究较少，本文简要介绍了FO技术的基本原理和研究进展，对国内外将FO技术应用于水处理领域的研究进展进行了详述，对存在的问题进行了分析、对应用前景进行了展望，以期将这一新型水处理技术介绍给国内水处理领域的研究人员，推动国内对于该技术的重视和研究。

1正渗透基本原理

如图1所示正渗透、反渗透和减压渗透的原理。水和盐水两种不同渗透压的溶液分别放置在被半透膜隔开的容器两侧，在没有外界压力时，水会通过半透膜自发地从纯水侧扩散至盐水侧，使盐水侧液位升高，直到膜两侧的液位压力差与膜两侧的渗透压差相等时停止，这就是正渗透过程；当外加压力大于渗透压差（Δp＞Δπ）时，水会从盐水一侧扩散至纯水一侧，这个过程称之为反渗透；对盐水侧溶液施加一个外加压力（ΔP），当外加压力小于渗透压差（ΔP＜Δπ）时，水仍然会从纯水一侧扩散至盐水溶液一侧，这个过程称之为减压渗透（Pressure-retardedosmosis,PRO）。PRO过程可以将渗透压转化成能源，是FO过程的一种实际应用形式。

图1正渗透、减压渗透、反渗透过程原理示意

2正渗透技术研究进展

根据正渗透原理，半透膜、汲取溶液是影响正渗透性能的两个重要因素，关于正渗透技术的研究也集中在这两方面。

2.1正渗透膜

关于正渗透膜的研究，主要集中在膜材料、膜制造工艺、半透膜和支撑层的位置关系这三方面。由于具有高抗氯性，不易吸附矿物质、油脂和石油类物质，三醋酸纤维素（cellulosetriacetate,CTA）（HTI公司）膜是应用最广泛的正渗透膜，并且与纤维素相比，其对热、化学、生物降解不敏感。在恶劣环境（比如废水中）中会水解是其存在的一个重大问题。

对高性能正渗透膜材料的开发一直是正渗透领域的研究热点，PRO中要求的能承受高压的商业薄膜复合（thin-filmcomposite,TFC）膜、疏水的醋酸纤维素/三醋酸纤维素（CA/CTA膜）、具有低接触角的TFC-聚酰胺（PA）膜（HTI公司）陆续被研制出来。新制备方法的进步使膜材料超越传统的CTA和TFC-PA/聚砜膜范围。聚苯并咪唑（Polybenziazole,PBI）是能够自我充电，具有高抗盐性、高表面疏水性和低膜污染趋势；聚酰胺-酰亚胺（Polyae-ies,PAI）能够将阳离子和阴离子通过膜排放到盐中；亲水性聚多巴胺（Polydopamine,PDA）能增加抗膜污染性能。

原标题：正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展

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