正渗透
浅谈水处理中的正渗透技术
浅谈水处理中的正渗透技术
正渗透技术（reverse osmosis，简称RO）是目前最为普遍的水处理技术之一，其主要应用在污水处理、饮用水净化、工业废水回用等方面。
该技术通过半透膜将污染物、溶质分子等一系列物质从水中分离出来，从而实现水的净化和提纯。
正渗透技术的工作原理是利用高压力将污水或含盐水推进半透膜，然后通过半透膜的分离作用实现水和其他物质的分离。
在半透膜中，只有小分子量的水和溶剂可以通过并被收集起来，而大分子量的污染物质则被隔离在膜的另一侧，并被排出去。
正渗透技术的应用范围非常广泛，包括饮用水净化、海水淡化、工业废水回用、纯水制备、食品和药品的生产过程中等。
其中，海水淡化是正渗透技术最典型的应用之一。
如今，随着国内城市化和工业化的不断加快，水资源的供应和保护引起了越来越多的关注，正渗透技术的重要性也越来越凸显。
需要注意的是，正渗透技术需要借助高压力才能实现水的过滤和处理，因此设备成本较高，同时也需要一定的能源供应。
此外，半透膜会遇到筛选的问题，这意味着一些无害的物质也可能被拦截，因此在设计和使用正渗透技术时需要注意这一点。
总之，正渗透技术在现代水资源管理中具有非常重要的地位。
通过其高效、经济的处理方式，可以实现对水的有效治理和利用，对于保障水资源的供应、提高水质和水量效率以及促进经济可持续发展都具有非常重要的意义。
正渗透
正渗透的浓差极化
外浓差极化：伴随着渗透过程的进行,原料液侧膜表面
处有溶质的积累,导致膜表面渗透压升高,从而使得有效 渗透驱动力降低,称为浓缩的浓差极化;同时汲取液侧膜 表面处溶液被渗透过来的水稀释,水化学势却显著增大, 这种现象称为稀释的浓差极化。FO膜两侧的外部浓差 极化都会导致有效渗透压的降低,但可以通过提高膜面 的流速和扰动来消除外部浓差极化的影响。研究表明, 由于FO过程中基本不使用外压,其外部浓差极化影响要 远小于 RO,不是造成 FO 膜通量远低于预期值的主要 原因。
正渗透的原理
正渗透过程(Forward Osmosis,简称FO)是以选择性分离
膜两侧的渗透压差为驱动力,溶液中的水分子从高水化 学势区(原料液侧)通过选择性分离膜向低水化学势区 (汲取液侧)传递,而溶质分子或离子被阻挡的一种膜分 离过程。最终会导致原料液的浓缩和汲取液的稀释,浓 缩的原料液进行蒸发、高级氧化等进一步处理，也可 以作为下一次正渗透过程的汲取液循环利用,而稀释的 汲取液可以借助化学沉降冷却沉降、热分解、热挥发 等标准方法从汲取液中获取产品纯水,并使汲取液得到 浓缩进而重复利用。
正渗透的应用
正渗透的应用
• 提取液通过适度加
热 ( 约 60℃), 将铵盐 分解成氨和 CO2 并 循环使用 , 剩余的液 体就是稀盐水。该 稀盐水蒸馏或膜蒸 馏即可获得纯净水。 • 盐的截留率大于 95%
正渗透的影响因素
温度的影响：温度升高会降低水的粘度,从而提高扩散
系数,最终使得水通量增大,但并不是越高越好,当水通 量增大到一定程度后会加重内浓差极化。
膜方位的影响： 膜的方位不同,会产生两种不同的浓
差极化现象,有研究表明这两种极化现象对水通量的影 响差别很大,因此要根据具体应用选择合适的膜朝向,一 般的在水纯化与脱盐的应用中,正渗透膜的朝向多为活 性分离层面向原料液。
正渗透、反渗透、超滤、纳滤知识总结
正渗透、反渗透、超滤、纳滤知识总结一、反渗透膜、超滤膜、纳滤膜对比1、反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。
反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
2、超滤膜：能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质。
超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。
超滤膜的运行压力一般1-7ba r。
3、纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。
纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800M W左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。
纳滤膜的运行压力一般 3.5-30b a r。
二、反渗透膜与超滤膜的优劣对比反渗透膜的孔径只有超滤膜的1/100比例大小，因此反渗透水处理设备能够有效去除水质当中的重金属、农药、三氯甲烷等化学污染物，超滤净水器对此则是无能为力的。
而超滤净水器能去除的颗粒污染物及细菌，反渗透全能去除。
（一）反渗透和超滤，核心部件都是膜元件。
主要区别一共有两点：1、出水水质和卫生部门的检测标准有所不同，给大家举一个例子来说明，出水细菌指标，超滤按照“一般水质处理器”，菌落总数为100个/毫升;而反渗透水处理设备则为20个/毫升，要求较为严格，当然反渗透水处理设备出水水质也要比超滤好很多。
2、反渗透水处理设备是分质供水，纯水供应饮用，浓水用来洗涤;而超滤一般都是用作洗涤用水;当自来水水质较为优质时也可以用作饮用水超纯水设备。
（二）超滤的优点与缺点：优点：一般不用泵、不耗电，无电气安全问题;接头少、水压低，故障率及漏水概率相对较低;结构简单、价格便宜；其缺点是：去除水中化学污染物效果差;对供水特发事件效果较差;出水口感稍差;不能降低水的硬度，如自来水硬度高，煮水容器可能会结垢。
渗透膜和反渗透膜的原理
渗透膜和反渗透膜的原理一、渗透膜原理：渗透膜是一种半透膜，它的原理是利用溶剂的渗透作用在膜的两侧分离不同溶质的传递。
渗透膜可以根据溶剂的渗透性质分为正渗透膜和负渗透膜。
1.正渗透膜：正渗透膜是对溶剂有选择性渗透的膜，它能让溶剂通过膜而拦截溶质。
正渗透膜的渗透过程是以溶剂为驱动，在溶液两侧形成了不同的浓度梯度。
这种浓度梯度将产生渗透力，使溶剂从低浓度区域通过渗透膜进入高浓度区域，同时将溶质保留在低浓度区域。
这样就实现了溶质的分离。
2.负渗透膜：负渗透膜是对溶剂有选择性拦截的膜，它能让溶质通过膜而减少溶剂的传递。
负渗透膜的渗透过程是以溶质为驱动，在溶液两侧形成了不同的浓度梯度。
这种浓度梯度将产生渗透力，使溶剂从高浓度区域通过渗透膜进入低浓度区域，同时将溶质保留在高浓度区域。
这样就实现了溶质的分离。
渗透膜的选择性渗透是由于膜的微孔或多聚合物链间的特殊结构导致的，可以通过调节膜的孔径、形貌、表面性质等来实现对不同溶质的分离效果。
二、反渗透膜原理：反渗透膜是一种高度选择性的膜，它可以几乎完全拦截溶质，只允许溶剂通过。
反渗透膜的原理是采用高压驱动，通过膜内的纳米级微孔将水分子从高浓度的溶液中聚集，同时剔除其中的溶质。
反渗透膜的渗透过程主要包括两个步骤：渗透和排放。
1.渗透：在高压水泵的作用下，将高浓度溶液通过反渗透膜，形成高浓度溶液的一侧和低浓度溶液的一侧的浓度差。
这种浓度差造成了溶剂的渗透，将水分子从高浓度一侧聚集到低浓度一侧，因而实现了纯水分离。
2.排放：经过反渗透膜的渗透过程，低浓度一侧的溶液中会富集溶质物，形成浓度较高的溶液，这部分溶液叫作浓缩水。
浓缩水通过另外一个管道排出，而纯净水则通过膜孔进入另外一个管道。
反渗透膜的渗透性能关系到分离效果，其影响因素包括膜的材料、孔径、厚度等。
此外，操作压力对于反渗透膜的性能也有很大的影响，通常高压能提高膜的透水率和减小溶质的通过率。
总结起来，渗透膜和反渗透膜都是通过溶剂的选择性渗透实现对溶质的分离。
浅谈水处理中的正渗透技术
浅谈水处理中的正渗透技术【摘要】正渗透技术在水处理中扮演着重要的角色。
本文首先介绍了正渗透技术的原理，即通过半透膜将水中的溶解物质和微生物分离，从而提高水质。
其次探讨了正渗透技术在水处理中的应用，包括海水淡化、废水处理等方面的实践经验。
分析了正渗透技术的发展趋势，包括新型膜材料的研发和工艺的改进。
正渗透技术在水处理领域具有广阔的应用前景，对提高饮用水质量，解决水资源短缺等问题具有重要意义。
通过不断的技术创新和实践应用，正渗透技术将为改善人类生活环境，保护水资源做出更大的贡献。
【关键词】- 正渗透技术- 水处理- 原理- 应用- 发展趋势- 意义1. 引言1.1 浅谈水处理中的正渗透技术的重要性浅谈水处理中的正渗透技术是一种非常重要的技术，它在水处理领域发挥着关键的作用。
随着人口增长和工业化进程的加快，水资源日益紧缺，水污染也日益严重，如何高效地进行水处理成为了一个亟待解决的问题。
而正渗透技术正是应运而生的，它通过膜技术实现对水中溶质的除去，可以有效去除水中的杂质、细菌和病毒，使水质得到提升。
正渗透技术具有高效、可靠、环保等优点，被广泛应用于饮用水处理、工业废水处理、海水淡化等领域。
在饮用水处理中，正渗透技术可以有效去除水中的重金属、有机物和微生物，提高饮用水的安全性和口感；在工业废水处理中，正渗透技术可以实现资源化利用，减少排放，保护环境。
正渗透技术已经成为现代水处理领域不可或缺的一部分。
深入研究和推广正渗透技术对于改善水质、保障人类健康和可持续发展具有重要意义。
只有不断创新和提升技术水平，才能更好地应对日益严峻的水资源挑战。
2. 正文2.1 正渗透技术的原理正渗透技术的原理主要是基于半透膜的特性。
在正渗透过程中，水分子会沿着浓度梯度从低浓度的溶液穿透到高浓度的溶液中。
这是因为半透膜上的微孔只允许水分子通过，而阻止其他溶质的传递，从而实现了对水的高效过滤。
正渗透技术的原理基于物质的渗透和扩散规律，利用半透膜对水和溶质的选择性透过性，实现了水的净化和分离。
试析水处理中正渗透技术的应用
试析水处理中正渗透技术的应用人口的持续快速增长已经使得对全球水和能源的可持续性问题备受关注。
由于目前净水的生产仍然是能量密度非常高的过程，因此如何在低耗能的前提下满足不断增长的用水需求是本世纪面临的一项重要挑战。
正渗透（FO）技术作为一种新兴的膜分离技术在过去的十年间受到了来自科研和工业开发领域越来越广泛的关注。
FO是通过自然的渗透作用将水分子从半透膜一侧的含盐溶液中提取到膜另一侧的高浓度驱动液（DS）中。
由于是由膜两边的渗透压差提供驱动力，FO技术可以克服例如反渗透（RO）等水压驱动膜分离过程的不足。
然而，FO技术同样也面临一些主要的技术障碍，如缺少为FO专门设计的膜材料、驱动液的回收及再浓缩等。
研究者还指出FO仅仅在不需要对驱动液进行进一步处理的情况下才是一种低能耗的过程，因此现存的FO 是一个低能耗过程的概念是具有误导性的。
虽然成功实现FO技术的工业应用仍然需要克服一些挑战，但近年来在该领域的研究成果也颇为丰富，本文综述FO 技术在水处理领域内最新的研究及应用进展，特别是FO技术和其他水处理技术的组合应用将重点关注。
1 正渗透原理在FO过程中，水通过半透膜从溶质浓度较低的原料液（FS）侧渗透到浓度高的DS侧，而溶质分子或者离子不能通过该半透膜，从而实现水和溶质的分离，驱动力是膜两侧溶液的化学势之差。
过程中，水不断渗透到DS侧，其浓度逐渐被稀释，即渗透压逐渐减小，与此同时FS侧的浓度则逐渐增加，即其渗透压逐渐增大，当膜两边的渗透压差与液面位差相等时过程结束。
实际上，虽然FO不需要外加压力，但仍用FO膜两侧的渗透压差来描述该过程的驱动力。
而RO的驱动力为外加压力与渗透压之差，如图1所示即为FO与RO原理示意图。
2 膜通量正渗透技术在水处理中的应用2.1 在海水及含盐水淡化中的应用最早将FO技术应用于海水即含盐水淡化的报道要追溯到1965年由Batchelder申请的专利，但由于受到膜材料和DS的限制，FO技术在过去几十年间一直未能受到广泛的关注。
第二章 反渗透与正渗透
5. 按进水所需压力
＜10.5 atm : BW30LE,XLE-440(超低压膜）
＜21.0 atm : BW30(自来水可选TB30）
6. 按产品水流量
＜0.2 m3/h : 2.5in
＜3.0 m3/h : 4in
＞3.0 m3/h : 8in
29
特殊工业应用膜元件的选择
3
渗透压与最大溶质重量分数的关系
13.8MPa 6.9MPa
3.5MPa 溶
质
重
量
分
率
0.69MPa
溶质分子量
4
几种化合物在水溶液中的浓度与渗透压的关系
35
渗 28
透 压
21
MPa14
7
0
各化合物在水中的浓度，%(w/w)
1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8 氯化锂、氯化钠、乙醇、乙二醇、硫酸镁、硫酸锌、果糖、蔗糖
10
11
基本原理
反渗透：是借助于半透膜对溶液中溶质的 截留作用，在高于溶液渗透压的压差推动 力下，使溶剂渗透通过半透膜而实现对液 体混合物进行分离的膜过程。
溶液中化学位
*T , P RT ln x
12
反渗透基本机理及模型
（1）优先吸附-毛细孔流动机理
1950年，Sourirajan在Gibbs吸附方程基础上，提出了 优先吸附-毛细孔流动机理，为反渗透膜的研制和制作过 程的开发奠定了基础，而后又按此机理发展为定量表达 式，及表面力-孔流动模型。
3~17
3~17
3~17
3~17
32
膜元件的最大给水流量与最小浓水流量
膜元件直径
（英寸） 4 6 8 8.5
浅谈水处理中的正渗透技术
浅谈水处理中的正渗透技术正渗透技术是一种目前在水处理领域广泛应用的先进技术，它通过半透膜将水中的溶质和杂质分离出来，从而实现净化水质的目的。
正渗透技术不仅可以用于工业废水处理，还广泛应用于家庭自来水净化和海水淡化等领域。
本文将对正渗透技术的原理、应用及未来发展进行探讨，以期为读者对该技术有更深入的了解。
一、正渗透技术的原理正渗透技术是一种利用半透膜的选择渗透性来分离溶质和溶剂的物理分离技术。
其原理是通过施加较高的压力，使水分子从溶液侧通过半透膜向纯水侧迁移，而溶质则被留在溶液侧，从而达到净化水质的目的。
正渗透技术所使用的半透膜是一种高分子材料，其孔径比水分子小得多，但比溶质分子大。
当施加一定压力时，只有水分子可以通过半透膜，而溶质则被截留在半透膜的溶液侧。
这样一来，原来的溶液就变成了净水，其中的溶质则被留在溶液侧形成浓缩液。
1. 工业废水处理：工业生产中产生的废水往往含有大量的有机物、重金属和其他污染物，传统的废水处理方法往往难以处理这些污染物。
而正渗透技术可以有效地将水中的污染物分离出来，从而实现工业废水的净化和再利用。
2. 家庭自来水净化：随着生活水平的提高，人们对自来水质量的要求也越来越高。
正渗透技术可以有效地将自来水中的杂质和有害物质去除，从而提高自来水的质量，保障家庭用水安全。
3. 海水淡化：全球淡水资源的日益紧缺，海水淡化成为解决淡水资源匮乏的重要途径。
正渗透技术可以将海水中的盐分和杂质去除，从而获得高质量的淡水资源。
4. 医药和食品加工：在医药和食品加工行业，正渗透技术也被广泛应用于浓缩、分离和净化等工艺中，提高了产品的纯度和质量。
随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，正渗透技术在水处理领域的应用前景可谓广阔。
1. 技术不断完善：随着对正渗透技术原理的深入研究，半透膜材料和设备技术也在不断完善，使得正渗透技术在能耗和设备成本等方面逐渐得到优化。
2. 应用领域不断拓展：除了在工业废水处理、自来水净化和海水淡化等传统领域中的应用，正渗透技术还可以在环境保护、医疗卫生、食品安全等方面发挥重要作用。
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污泥和垃圾渗出液的处理 海水淡化
正渗透 应用
水袋 浓盐水再浓缩 航天工程应用
食品、医药以及其他
渗透膜生物反应器(OMBR)的流程图
正渗透的原理
正渗透过程的驱动力是驱动液与原料液的渗透压差，渗透压 π 由van’t Hoff 渗透压模型得： π=cRT 其中：C是溶液中溶质浓度，R是气体常数，T是热力学温度。 压力驱动膜过程的通量模型为： Jw=A(ΔP-Δπ) 其中: Jw为水通量，A为膜的水渗透系数,Δ π 为膜两侧的渗透 压差,Δ P为在驱动液侧的外加压力。
正渗透的原理
纤维支撑层
膜结构
多孔支撑层
皮层
理想的正渗透膜
致密的皮层
支撑层薄
正渗透膜
亲水性好 水通量高
高机械强度
耐腐蚀
基于反渗透膜材料的FO材料 HTI公司的乙酸纤维素类FO膜 PBI中空纤维正渗透膜
相转化法
正渗透膜制备
复合膜 改性膜
理想的驱动液
无毒
与膜 兼容
驱动液
易分 离回 收
高渗 透压
驱动液的发展
硫酸铝、KNO3、SO2、MgSO4、葡萄糖、果糖、蔗糖
McGinnis等 氨水+CO2（25 MPa） 60℃加热 回收 Adham等 氨基化硅烷偶联剂修饰磁性粒子 （25 psi） Mikhaylova等 BSA+氨基修饰的磁性纳米粒子
正渗透ห้องสมุดไป่ตู้验装置
正渗透技术的优势
正渗透技术的主要问题
废水和垃圾渗出液的处理 海水淡化
正渗透 应用
水袋 浓盐水再浓缩 航天工程应用
食品、医药以及其他
• 进料溶液 0.5mol/LNaCl, 驱动溶液为6mol/L铵盐 • 膜通量 25 L/(m2· h) • 盐的截留率大于95% • 通过适度加热(约 60℃), 将铵盐分解成氨和 CO2 并循环使用。 • 节能
正渗透膜处理技术
汇报人 赵玉 学号 1432830
Contents
1
2 3
正渗透的定义及原理 正渗透技术的研究热点 正渗透技术的优缺点
4
正渗透技术的应用及展望
正渗透的定义
正渗透(Forward Osmosis,简称FO)是以选择性分 离膜两侧的渗透压差为驱动力,溶液中的水分子从 高水化学势区(原料液侧)通过选择性分离膜向低 水化学势区(汲取液侧)传递,而溶质分子或离子被 阻挡的一种膜分离过程。
外部浓差极化
进料液一侧的浓差极化与RO 过程相同，是浓缩型的外部浓差极 化；由于提取液被透过液稀释，造成了膜面的溶质浓度低于提取 液主体浓度，即稀释型的外部浓差极化。
内部浓差极化 浓差 溶质 当活性层朝向提取液侧时，进水中的溶质会扩散充满多孔支撑层， 膜污染 驱动液 造成溶质在活性层上的累积，因而活性层两侧有效的水化学势差 极化 返混 分离
新型的正渗透海水脱盐系统
废水和垃圾渗出液的处理 海水淡化
正渗透 应用
水袋 浓盐水再浓缩 航天工程应用
食品、医药以及其他
正渗透工艺以其能耗低、产水率高等优点，已在发电、 海水淡化、污水处理、食品工程及制药工业等诸多领域中 表现出极大的应用潜力，成为近年来膜分离技术领域的研 究热点之一。尽管目前在正渗透膜元件以及提取液等方面 还存在不足，但随着膜科学技术的快速发展，正渗透工艺 将成为一项潜力巨大、应用广泛的新型水处理技术。