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温度对正渗透工艺性能的影响
更新时间:2016-05-17 来源:环境工程学报 作者:李洁,王军,白羽,侯得印,栾兆坤

摘要:正渗透技术是一种以渗透压差为驱动力的新型膜分离工艺。温度是影响正渗透过程的关键因素。为考察温度在工艺运行中的重要作用,研究了温度对正渗透膜特性及工艺性能的影响,探讨通量衰减 机制。结果表明,温度影响汲取液动态稀释、浓差极化和膜污染等的效应程度,进而影响正渗透性能。高温能够明显增加水通量和回收率,且汲取液温度影响比原料 液显著。因此,合理优化温度条件是降低能耗提高正渗透性能的有效途径。

正渗透( forward osmosis,FO) 技术是一种低能耗、低污染的新型膜分离工艺[1]。FO 过程以膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力,使水自发地从具有较低渗透压的原料液( feed solution,FS) 一侧通过选择透过性膜流向较高渗透压的汲取液( draw solu-tion,DS) 一侧,而溶质分子或离子被截留[1-4],从而使原料液被浓缩,汲取液被稀释。与传统的膜分离工艺相比正渗透技术具有回收率高、浓水排放少、无需外压、膜污染低的显著优势[3,4],在水处理脱盐和新能源领域具有巨大的潜在应用价值[2,4]。

影响正渗透过程的因素主要包括膜的性能、溶液性质和运行参数等[5-8]。除了 FO 膜、汲取剂种类及汲取剂回收方式外,正渗透脱盐效率主要取决于运行参数的优化,如 FO 运行模式( 膜放置方向) 、汲取液浓度、温度、流速等[9-12],其中温度是膜脱盐过程的重要参数,影响溶质的溶解度、溶液的渗透压,与传质与传热过程及膜污染和浓差极化等现象直接相关[13-19]。目前,国内外对 FO 工艺中温度影响的研究表明,升高系统温度能明显提高水通量[20],且主要归因于温度对溶液物化性质的影响。但 FS 一侧与 DS 一侧温度的影响效果并不明确[21,22],且 FO通量衰减机理及两侧料液温度对 FO 过程中动态稀释、膜污染及浓差极化等效应的影响鲜有报道。因此,系统研究温度对 FO 脱盐过程的影响,有助于全面掌握 FO 脱盐过程的温度效应。


版权、出处:《环境工程学报》

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