正渗透技术在工业水处理、海水淡化、废水零排放领域应用前景广阔-第2页-北极星水处理网

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自20世纪60年代到目前为止，文献中报道过的驱动溶质包括：盐类如NaCl、MgCl2、Al2(SO4)3、NH4HCO3，糖类如葡萄糖、果糖等。其中，NH4HCO3可以通过加热分解达到分离目的，其他驱动溶质可以利用反渗透进行分离。

使用反渗透分离驱动溶质，对其含量有一定的限制，溶质含量过高，无法利用反渗透技术进行分离，而正渗透所需要的高渗透驱动力，又必须依赖汲取驱动液的高溶质含量才能达到。由此，在驱动溶质的选择上，目前的研究主要集中在可受热分解类的驱动溶质。在受热分解类溶质中，铵盐类物质越来越受到关注，因为此类物质可以在较低的温度条件下与水分离，所需要的分离温度为溶质受热分解温度，远远低于水汽化温度，从而使正渗透过程能耗大大降低，更具有经济性。

汲取液溶质分离之后的反混，是正渗透另外一个重要过程。如果将正渗透技术做工程应用，汲取液溶质被分离后必须能快速反混，以再次产生汲取液，这个过程要求是一个连续稳定的过程，这样才能保证汲取液提供稳定的驱动压力。为达到上述目标，需要反混装置能提供适合的反混条件，包括温度、压力、混合条件等。反混的过程可采用连续混入或者多个反混罐轮流运行。

三、正渗透技术优势

相对于压力驱动的膜分离过程如微滤、超滤和反渗透，正渗透从过程本质上讲具有许多独特的优点：(1)可低压甚至无压操作，因而能耗较低；(2)对许多污染物几乎可完全截留，分离效果好，膜抗污染能力强；(3)正渗透采用特殊的溶质配制汲取驱动液，可以人为控制配制高浓度的汲取液，从而得到更高的渗透驱动压力，达到更高的水回收率；(4)正渗透过程是一个自然发生的过程，膜污堵也是一个自然衰减的过程，在运行上能够更好地控制和观察膜的污堵，对比反渗透工艺，可以大大降低对于进水水质的要求，从而能够处理一些反渗透无法处理的高污染类废水，或者大大减少预处理工艺，做到工艺的集成整合。

另外，正渗透技术可应用领域广泛，不仅仅局限于水处理方面，也可应用于电力、医药等行业。

四、正渗透技术应用前景

1、水处理领域

（1）工业水处理

在全球水资源紧张的情况下，可以将正渗透膜应用于污水处理并生产高品质的供水用于工业用水。在处理高浓度污水时，可考虑联合使用正渗透膜及反渗透膜。首先利用正渗透膜将含有复杂污染物的高污染废水转移至单一溶质的汲取驱动液中，再利用反渗透对汲取驱动液中的水进行提取，克服了反渗透耐污能力差的缺点。该技术可以处理原本无法直接使用反渗透进行处理或者需要复杂的预处理后才能进入反渗透系统处理的污水。

正渗透技术的工业应用市场需求潜力巨大，尤其是在反渗透系统产生的浓水处理方面。因为反渗透产生的浓水，不仅TDS被浓缩3~4倍，COD、NH4+-N、TN等有机污染物同样被高倍数浓缩，反渗透系统已无法进一步处理该浓水，而正渗透技术恰恰可以满足这一技术要求。

（2）海水淡化

早期利用正渗透技术进行海水淡化的研究很多，但大多数都不成熟，主要瓶颈在于无法找到合适的汲取驱动液。目前，美国耶鲁大学开发出一种新型混合铵盐溶液作为正渗透汲取液，这种汲取液可以在40℃条件下与水分离，大大降低了能耗，从而使正渗透的海水淡化真正实现了经济可行性。据报道，如果应用此类汲取液，正渗透应用在海水淡化领域的能耗仅为反渗透的1/10。由于正渗透还具备高回收率和低污染的优点，在未来海水淡化领域，正渗透技术很可能得到大规模应用。

（3）废水零排放

在废水零排放项目中，蒸发系统的吨水投资和运行成本巨大。如果在零排放项目中可以降低进入蒸发系统的水量，将大幅度降低成本。

正渗透技术在液体零排放领域的应用前景显而易见，其可以将反渗透浓水再次浓缩或直接高倍数浓缩污水，打破现有技术对于有机污染物及盐分的耐受瓶颈，大幅度降低进入蒸发器的水量。目前国内已经在煤化工、汽车等行业逐渐推行零排放，尤其是在资源型缺水地区和两湖流域。未来对于零排放的推行必然逐步加大，这将成为正渗透技术的另一片发展之地。

2、其他领域

除水处理领域外，正渗透技术在食品浓缩、医药、发电等领域也有着很好的应用前景。

食品工业中通常需要去除液体中的水分来增强食品稳定性，从而延长食品的保存期限，同时降低食品运输和储存成本。正渗透技术可以在低温低压条件下操作，能很好地保持食品的物理性质，再加上其低能耗、低污染的特点，已逐渐在食品浓缩领域得到推广，并有望代替传统工艺。

在医药方面，基于渗透原理，利用正渗透膜孔径一般为纳米或更小等级这一特点，可以通过控制膜孔大小来改变药物渗透速度，延长药物释放时间，从而定点、定量地将药物传输到体内。

压力阻尼渗透(PRO)可以利用液体间的渗透压差产生电能，PRO发电站具有占地面积小，对环境影响小，电力输出稳定，成本低等众多优点。

近年来，以美国、以色列和新加坡为代表的国家投入大量资金对正渗透技术进行研究，并取得了阶段性研究成果。而国内对正渗透技术的研究则刚刚起步。但无论如何，正渗透技术的种种优势已经展现在人们面前，且技术研发也日趋成熟。种种迹象表明，正渗透技术有可能是未来水处理领域的一项革命性技术，该技术将会在未来的海水淡化、苦咸水脱盐、工业及市政污水回用领域完全替代现有的反渗透系统，并且在其他物料分离甚至发电领域，正渗透技术也有着巨大的应用潜力。

延伸阅读：

科普知识丨正渗透技术及应用浅析

正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展

原标题：正渗透技术在工业水处理、海水淡化、废水零排放领域应用前景广阔

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