膜浓缩技术在高盐废水零排放处理中的应用

正渗透膜材料正渗透过程对于膜材料有很高的要求，以缓解内浓差极化，提高水通量和截留率，同时保证膜的机械性能和化学稳定性。正渗透过程对膜的要求主要包括：

①具有致密的皮层，保证高截留率;②尽量薄且孔隙率大的支撑层，以最大程度地减小内浓差极化;③具有较高机械强度，延长膜的使用寿命;④高亲水性，以降低膜污染，提高膜通量。

正渗透汲取液较为常用的汲取液是氯化钠和碳酸氢铵。高浓度、热敏性碳酸氢铵汲取液由氨水和二氧化碳以一定比例混合，渗透压高达25MPa，可将含盐废水的盐度浓缩至15%~20%，被产水稀释后的汲取液可利用低品质热源进行分离，分离后产生的气体通过汲取液再生单元循环使用。

NaCl汲取液溶解度高、不易结垢、易于循环使用，低浓度下可以采用反渗透进行分离。然而，对于高含盐原水，NaCl汲取液的分离困难。

03 电渗析技术

电渗析过程如图3所示，盐溶液中的阴、阳离子在外加直流电的驱动下，分别向阳极和阴极定向移动。阴离子交换膜和阳离子交换膜交替布置在阴阳两级之间，与特制的隔板使电渗析器中形成了连续排列的浓室和淡室，其中淡室中的离子不断迁移到浓室中而使含盐水实现浓缩。

电渗析与反渗透相比，脱盐率较低。电渗析过程中所能除去的仅是水中的电解质离子，而对于不带荷电的粒子如水中的硅、硼以及有机物粒子则不能去除。

近些年，双极膜电渗析技术的不断发展为工业废水零排放处理提供了新的解决思路。通过双极膜电渗析技术，可将零排放末端的高浓盐水制成稀酸和稀碱，提高了工业废水资源化利用率。

如图4所示，双极膜的两侧分别带有固定阴离子集团和阳离子集团，可阻挡阴离子和阳离子的穿透。在直流电的作用下，双极膜能将水解离成H+和OH-。为提高双极膜的性能，国内外研究团队在制膜工艺和方法、基膜材料、膜改性等方面开展了大量工作。

中国科技大学以电纺丝工艺制备的双极膜，具有特殊的形貌，性能较传统铸膜双极膜得到了大幅度提升。在双极膜中间层引入了氧化石墨烯纳米颗粒，大大降低了膜电阻和过电位。

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