正向渗透工艺及其在水处理中的应用_罗南

ForwardosmosisanditsapplicationtowatertreatmentLuoNan1，WangJie1，2，ZhangHongwei1，2，ZhangYan1，HeYuqian1（1.SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China；2.KeyLabortoryofHollowFiberofMembraneMaterialandMembraneProcessofMinistryofEducation，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China）正向渗透工艺及其在水处理中的应用罗南1，王捷1，2，张宏伟1，2，张燕1，何玉倩1（1.天津工业大学环境与化学工程学院，天津300160；2.天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津300160）［摘要］正向渗透（FO）是水分子透过选择性半透膜从化学势高的一侧扩散到化学势低的一侧的渗透过程，它以膜两侧不同溶液的浓度差为驱动力。在正向渗透膜分离过程中，为维持提取液渗透压的稳定，需浓缩回用提取液（DS）。在众多水处理领域，尤其在废水处理领域、饮水净化及海水淡化方面，正向渗透工艺更是得到了广泛的研究和应用。正向渗透过程的低能耗、低膜污染是未来膜分离技术发展的趋势。［关键词］正向渗透；提取液；废水处理；饮水净化；海水淡化；［中图分类号］X730.3［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）10-0010-04Abstract：Forwardosmosis（FO）istheosmosizingprocessofwatermoleculesfromonesidewithhigherchemicalpo-tentialtotheothersidewithlowerchemicalpotential，throughtheselectivesemi-permeablemembrane.Theconcen-trationdifferenceofthedifferentsolutionsonthetwosidesofthemembranehasbeenusedasdrivingpower.Inordertokeeptheosmosispressureofthedrawsolution（DS）stable，itismoreimportanttoconcentrateandrecyclethedrawsolutionduringtheprocessofseparatingtheforwardosmosismembranes.Nowadays，FOhasbeenresearchedonitsapplicationtomanyengineeringfields，especiallytowastewatertreatment，waterpurification，andseawaterdesali-nation.ThelowenergyconsumptionandlowmembranefoulinginFOprocesswillbethedevelopingtrendofthemem-braneseparatingprocess.Keywords：forwardosmosis；drawsolution；wastewatertreatment；waterpurification；seawaterdesalination膜分离技术在海水淡化和废水处理方面已经获得广泛的应用，并且有着非常广阔的开发和应用前景。目前被广泛应用的膜分离技术有纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）、反渗透（RO）及电渗析（ED）等。与这些常用的膜分离技术相比，正向渗透（FO）技术以其低压操作、低膜污染、高截留率等优点而正引起国内外研究者的关注〔1-3〕，在水处理领域应用有着不可比拟的优势。将其与其他膜工艺相结合对水质进行综合处理将是未来膜技术研究探索的方向。在2009年9月召开的IWA会议上，FO技术得到了各国膜技术领域研究学者的关注，成为大会热点。1FO技术1.1FO的原理在FO工艺中，FO膜的一侧为溶液化学势较高的待分离原料液，另一侧为化学势较低的提取液。在渗透过程中，水分子透过半透膜从化学势高的一侧扩散到化学势低的一侧，膜两侧不同溶液的浓度差即为过膜驱动力。FO膜分离技术和反渗透分离类似，是水分子从半透膜的一侧扩散到另一侧，截留溶质分子和离子。与压力驱动膜分离过程不同的是，FO的驱动力是半透膜两侧的渗透压差Δπ，而不是液体压力，如图1所示〔4〕。在膜分离技术中，FO、RO和压力延缓渗透［基金项目］国家