正渗透
正渗透膜分离关键技术及其应用进展
摘要：正渗透是一种新型的膜分离技术， 具有能耗低、 膜污染小及回收率高等优点， 近年来在国际上得到了广泛的关注． 本文介绍正渗透膜分离技术的基本原理； 综述正渗透膜分离关键技术驱动液与膜材料的最新进展； 简述正渗透膜分离技术的最新应用； 展望正渗透膜分离技术的重点研究方向．
关键词：正渗透；渗透压；膜材料；驱动液;醋酸纤维素（ Ｃ Ａ） 膜材料
1.引言
随着现代经济的快速发展、 世界人口的迅猛递增， 全球淡水资源日渐短缺． 目前， 全球至少有１ ２亿人喝不到安全洁净的水， 大约有２ ６亿人生活在淡水资源匮乏的地区， 水资源短缺已经成为２ １世纪困扰人类最大的问题．在众多水处理方法中， 反渗透（ Ｒ Ｏ） 是目前应用最成熟、 最广泛的技术． 然而， Ｒ Ｏ需要较高的水压抵消渗透压差， 是能量密集型技术， 同时， Ｒ Ｏ过程还存在回收率低、 浓水排放、 浓差极化和膜污染严重等问题．
正渗透（ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｏ ｓ ｍ ｏ ｓ ｉ ｓ，Ｆ Ｏ） 是近年来发展起来的一种用于污水处理和咸水淡化的新型膜分离技术． 与压力驱动膜分离过程相比较， Ｆ Ｏ过程无需外加压力， 而仅仅依靠渗透压驱动． 因此Ｆ Ｏ运行过程中的能耗小， 膜污染情况也会相对较少， 可以长时间的运行而不需要频繁清洗． 另外，Ｆ Ｏ技术在脱盐过程中回收率高， 浓缩的盐水可通过结晶分离， 没有浓盐水的排放， 是环境友好型技术． 因此， 人们对发展Ｆ Ｏ技术的兴趣极大，对其应用研究的领域不仅仅停留在水处理、 发电等方面，
甚至拓展到了生命科学， 如药物蛋白浓 缩、 药 物 释 放和 食 品 工 程等领域．
2原理与特点
2.1基本原理
Lee 等 (1981)较早地概况总结了反渗透(RO)、正渗透(FO)和减压渗透((Pressure Retarded
Osmosis,PRO)过程的工作原理， 如图 1 所示。
在 RO 过程中， 水在外加压力作用下从低化学势侧通过渗透膜扩散至高化学势侧溶液中( Δπ
2.2 浓差极化
大量的研究和实践表明，采用渗透压差为驱动力计算的正渗透的实际水通量要远远小于理论水通量，这是由于 FO 过程中产生的浓差极化（CP）现象造成的。深入研究浓差极化现象，对于提高膜的水通量是非常重要的。
2.2.1 外浓差极化（External CP，ECP）
当用致密对称膜进行渗透分离时，原料侧由于水透过膜的传递使溶质被膜截留而造成膜表面浓度升高， 导致浓缩的外浓差极化 （concentrative ECP） ，这类似于压力驱动膜技术中的浓差极化。同时，汲取液侧的溶液在膜表面被渗透水稀释，导致稀释的外浓差极化（dilutive ECP）。 假设原料液在膜表面的浓度与主体浓度之比等于相应渗透压之比， 浓缩ECP可用式 （1） 表示。
（1）
式中，Jw表示实验渗透水通量；πF，m和 πF，b分别表示原料液在膜表面和主体溶液中产生的渗透压；k 表示质量传递系数。 稀释 ECP 与浓缩 ECP 相似，也可以用类似（1）的形式表示。这时，汲取液在膜表面浓度低于主体溶液中的浓度，假设汲取液在膜表面的浓度与主体溶液之比等于相应渗透压之比， 稀释 ECP 可用式（2）表示。
式中， πD，m和 πD，b分别是汲取液在膜表面和主
体溶液中产生的渗透压。
当存在浓缩 ECP 和稀释 ECP 时，膜的水通量可用式（3）表示。
（3）
式中，A 表示纯水渗透系数。减小 ECP 对渗透驱动膜技术的有害影响可以通过增加流速和强化膜表面湍流度或降低水通量来实现。但由于正渗透水通量还不高，通过降低水通量来减小 ECP 是有限的。目前，致密对称膜已不再应用于渗透技术，因此式（3）的应用受到限制。
McCutcheon 等[6]发现内浓差极化为 FO 膜水通量远远低于预期水通量的主要原因，ECP 所发挥的作用较小。
2.2.2 内浓差极化（Internal CP，ICP）
当 FO 膜的多孔支撑层朝向原料液侧时（PRO模式），溶质会在支撑层孔内部得到积累，导致浓缩的内浓差极化（concentrative ICP）。当多孔支撑层朝向汲取液时（FO 模式），多孔底层结构内的汲取液被稀释，导致稀释的内浓差极化（dilutive ICP）。 在 PRO 模式中， 假设盐完全通过多孔层， 在多孔层外表面不发生 ECP，则浓缩 ICP 可用式（4）
表示。
（4）
式中，πF，i表示多孔支撑层内活性层内侧原料液产生的渗透压；K 表示多孔支撑层内溶质扩散阻力。当存在浓缩 ICP 和稀释 ECP 时， 并忽略盐的渗透，则膜的水通量可以用式（5）表示。
（5）
在 FO 模式中，假设盐完全通过多孔层，在多孔层外表面不发生 ECP，则稀释 ICP 可用式（6）表示。
（6）
式中，πD，i表示多孔支撑层内活性层内侧的汲取液产生的渗透压。当存在稀释 ICP 和浓缩ECP 时，并忽略盐的渗透，则膜的水通量可以用式（7）表示。
（7）
从以上各式可以看出，ECP 和 ICP 对总的驱动力会产生负面影响，并且随着水通量增大，这种负面作用变大。 以上有关ECP和ICP的讨论可用图1来进行直观表示。图 1（a）中，当原料液流至膜表面时，水通过致密层，溶质被拦截，原料液溶质在致密层表面积累，发生浓缩 ECP。原料液产生的渗透压由 πF,b升为 πF,m。水通过致密层后，汲取液被稀释，发生稀释 ECP，汲取液产生的渗透压由 πD,b降为 πD,m。由此可见，驱动力由浓差极化前的πD,b–πF,b降为发生浓差极化后的∆π（即 πD,m–πF,m），有效渗透压降低了。图 1（b）中，原料液溶质在支撑层孔内部得到积累，发生浓缩 ICP，原料液产生的渗透压由 πF,b升为 πF,i。水通过活性层后，汲取液被稀释， 发生稀释 ECP， 汲取液产生的渗透压由 πD,b降为 πD,m。由此可见，驱动力由浓差极化前的πD,b–πF,b降为浓差极化后的∆π（即 πD,m–πF,i），有效渗透压大大降低了。图 1（c）中，原料液溶质在活性层表面浓缩，发生浓缩 ECP，原料液产生的渗透压由 πF,b升为 πF,m。同时，多孔层内的汲取液被稀释，发生稀释 ICP，汲取液产生的渗透压由πD,b降为 πD,i。由此可见，驱动力由浓差极化前的（πD,b– πF,b）降为浓差极化后的∆π（即 πD,i–πF,m），有效渗透压大大降低了。
（假定盐没有被多孔层截留，多孔支撑层不发生 ECP；盐的渗透可忽略）。（a）对称致密膜，发生浓缩 ECP 和稀释 ECP；（b）非对称膜，其活性层朝向汲取液（PRO 模式），表示浓缩 ICP 和稀释 ECP；（c）非对称膜，其多孔支撑层朝向汲取液（FO 模式），表示稀释 ICP 和浓缩 ECP πD,b—汲取液在主体溶液中产生的渗透压；πD,m—汲取液在膜表面产生的渗透压；πF,b—原料液在主体溶液中产生的渗透压；πF,m—原料液在膜表面产生的渗透液；πD,i—FO 模式中汲取液的有效渗透压；πF,i—PRO 模式中原料液的有效渗透压；∆π—有效渗透驱动力
2.3解决办法
稀释 ICP 对驱动力的影响非常大。除原料液浓度和（或）渗透水通量相对高的情况之外，原料液侧的浓缩 ICP 对驱动力的影响很小。溶质扩散阻力较小时，由于 ICP 情况较轻，渗透产生的水通量较大。
多孔支撑层内溶质扩散阻力K 可用式 （8） 表示。
（8）
式中，D 表示溶质扩散系数；t、τ、ε 分别表示支撑层的厚度、曲折度和孔隙率。K
可以用来表征溶质通过扩散作用进出支撑层的难易程度，因此可以用来度量 ICP 的严重程度。研究发现，PRO 模式和 FO 模式的 tτ/ε 平均值不同[21]。这可能是因为在多孔支撑层内NaCl浓度不同而导致扩散系数不同，也可能是由于多孔支撑层的不对称性引起的。该模型假设支撑层结构均一，然而实际不对称的膜结构则由于水和溶解离子的传递方向不同而可能导致不同的扩散行为。研究表明，在 FO 模式中唯一有效减少 ICP 的方法是减小溶质扩散阻力 K[20]，通过提高温度和改变汲取液溶质可以减小 K。另外，优化膜材料，包括改善支撑层结构，使膜变得更薄或具有更多的孔，也可以减小 K 值，从而可以提高膜的渗透性能和原料液回收率。
3醋酸纤维素正渗透膜的制备 Ｆ Ｏ过程的主要挑战就是选择合适的渗透试剂来制备汲取液以及制备可以提供高水通量、
高截盐率的膜。醋酸纤维素因其较好的亲水性、 化学稳定性及良好的成膜性， 已经成功地用于制备Ｎ Ｆ和Ｒ Ｏ膜。
以醋酸纤维素（ Ｃ Ａ） 为成膜材料， 以聚酯筛网为支撑材料来制备正渗透膜， 研究了聚合物浓度、 环境湿度、 凝胶浴温度、 热处理温度对正渗透膜性能及形态结构的影响， 以达到优化制膜条件制备性能优良的正渗透膜的目的
3.1 药品
醋酸纤维素， ＭＷ＝１ ０ ０ ０ ０ ０； 三醋酸纤维素； １， ４ －二氧六环， 分析纯； 丙酮， 分析纯； 甲醇， 分析纯； 乳酸， 分析纯； 氯化钠， 分析纯； 葡萄糖， 分析纯。
3.2 正渗透膜的制备
将烘干的Ｃ Ａ加入到一定体积比的１， ４ －二氧六环、 丙酮、 甲醇及乳酸的混合液中， 在室温下搅拌溶解、静置２ ４ ｈ以上使其完全脱泡。用刮刀在支撑材料上手工刮制成一定厚度的膜， 在一定温度和湿度下， 让溶剂挥发３ ０ ｓ后， 浸入到不同温度的去离子水中使其凝胶，得到非对称膜， 凝胶２ ｈ以上， 再在不同温度水浴中热处理１ ０
ｍ ｉ ｎ， 用去离子水充分清洗后放入１％亚硫酸氢钠溶液中保存备用。
3.3 膜性能测试
正渗透膜性能评价装置如图１所示，
膜的有效面积为６ ２． ６ ４ ｃ ｍ， 原料液为０． １ ｍ ｏ ｌ ／Ｌ Ｎ ａ Ｃ ｌ，
汲取液为４ ｍ ｏ ｌ ／Ｌ葡萄糖， 分离层朝向原料液。调节原料液和汲取液的流速均为４ ５ Ｌ／ｈ。
3.4结果与讨论
在膜材料确定的前提下， 膜的性能取决于膜的结构， 而膜的结构又受制备条件（ 工艺参数） 的影响。本文采用相转化法制备了厚度约为１ １ ０μｍ的醋酸纤维素正渗透膜，
从聚合物浓度、 环境湿度、 凝胶浴温度、 热处理温度等方面考察了其对膜结构和性能的影响。
（1）以醋酸纤维素（ Ｃ Ａ） 作为成膜材料， 聚酯筛网作为支撑材料， 利用相转化法制备了正渗透膜。从Ｓ ＥＭ图中可以清楚看到膜表面致密光滑以及聚酯筛网的轮廓， 从断面中可以看到该膜由很薄的皮层和多孔的支撑层构成， 而聚酯筛网正好嵌入其中。
（ ２） 聚合物浓度越高， 膜水通量越小， 而截盐率越高。为保证正渗透膜具有良好的
正渗透水处理关键技术研究进展
工程科技 ・１３５・ 正渗透水处理关键技术研究进展 胡婷华 （黑龙江省城市规划勘测设计研究院，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：渗透技术实际就是一种利用渗透压驱动形式的分离技术，基于渗透原理所逐渐发展形成的正渗透膜技术，该技术本身由于 具备了较好的渗透效果，目前已经被广泛的使用在了各个行业领域中。主要针对正渗透水处理中所涉及到的关键技术研究工作进行了全 面详细的探讨，以期为正渗透技术的发展作出贡献。 关键词：正渗透应用；水处理膜分离技术 １概述 膜分离技术一直以来都是工业领域之中的一个研究重点，现如 今，该技术不仅被应用在工业体系中，部分食品、药物、医学等领域 也开始对该技术加以应用。正渗透技术本身属于一种不需要利用外 压力进行驱动的技术，只需要渗透压力，便能够对于膜分离过程进 行驱动。也就是说，该技术能够保持长久的稳定运行，不仅污染低， 还有着较好的节能效果。下文主要针对正渗透水处理关键技术研究 进展进行了全面详细的探讨。 ２水处理中正渗透膜分离技术的基本原理 正渗透是浓度驱动型的膜过程，它依靠选择性渗透膜两侧的渗 透压差为驱动力来自发的实现水在膜中的传递。也就是指水从较高 水化学势溅较低渗透压）一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化 学势（或较高渗透压）一侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧 分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原 料液（Ｆｅｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ），另一种为具有较高渗透压的驱动液（Ｄｒａｗ ｓｏｌｕ— ｔｉｏｎ），正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使 得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液一侧。当 对渗透压高的一侧溶液施加一个小于渗透压差的外加压力的时候， 水仍然会从原料液压一侧流向驱动液一侧，这种过程叫做压力阻尼 渗透（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ—ｒｅｔａｒｄｅｄ ｏｓｍｏｓｉｓ，ＰＲＯ）。 ３水处理正渗透膜分离技术应用现状 正渗透膜在执行分离工作的过程中，主要呈现出了三个方面的 优势：低能耗、低污染、低压运行，正是凭借着这三方面的优势，促使 正渗透技术被广泛的应用在了各个不同的领域体系中。但是由于该 技术应用时间较短，自身所具有的某些潜力还没能够的发挥出来。 并且通过某些方面的实际运行情况来看，正渗透技术实际上有着极 为广泛的应用前景。只要能够大范围对该技术进行普及，那么就能 够促使其中所涉及到的部分难题得到更快的解决。特别是在水处理 过程中的经验缺乏，这方面的发展和积累需要大量的实践。就目前 来说，正渗透膜虽然说某些方面的优势明显，但是横比来看，所呈现 出的过滤性能并不具备领先性优势，再加上品种较少，这也是正渗 透摸技术无法完全代替其他技术的一个关键性原因。 由于当前正渗透膜水处理技术所呈现出的缺陷较为明显，那么 在未来研究发展的过程中，就应当要针对这方面采取良好的解决措 施，并且进行大量的实践探索，这对于正渗透技术本身在水处理技 术中的实际应用发展来说，能够起到良好的推动作用。总之，正渗透 水处理技术的发展研究工作，都应当要把分离效率、水回收率、运行 成本等几个方面的作为研究的关键所在。 ４水处理中正渗透膜分离技术应用领域 正渗透膜分离技术最初在工业废水处理的应用是在２０世纪 ７Ｏ年代，研究者为了在低能量消耗下浓缩工业废水中存在的重金 属，采用了正渗透分离过程，实验的结果显示水通量比预期的偏低， 研究虽然被迫中止，但是他们的研究成果为正渗透膜的研究发展奠 定了基础。尽管目前依靠渗透压驱动的正渗透膜分离技术的应用范 围，并没有达到各种依靠外加压力驱动的膜分离技术应用那么普 及。 ４．１在水质净化方面的应用 ４．１．１水质净化的过程需要对水进行处理和循环利用 水是地球上所存在的不可再生物质，虽然地球上所存在的水资 源占比较高，但是其中真正能够饮用的淡水却是远远不足人们的发 展需求，因此，针对水质进行循环处理的应用，就成为了一个至关重 要的问题。特别在某些特殊环境中，例如外太空的水质净化工作，在 外太空执行任务期间，水资源极为缺乏，任何水分子以及尿液等都 是极为珍贵的，而要试着这些水能够转变成为可饮用水，就需要利 用渗透浓缩系统来达到这一目的。在实际处理期间，主要是通过 ＤＯＣ系统对两套系统进行控制，一套是对正渗透过程进行控制，而 另一套则是对正渗透以及莫蒸馏进行控制，在针对废水进行完善的 浓缩处理之后，能够直接利用反渗透措施，得到可饮用的纯净水。 ４．１．２水处理正渗透技术商业化应用 从非洁净水之提取出能够直接饮用的纯净水，实际就是利用正 渗透膜的方式，来做成一个相对密封的包装，并且里面存在着可实 用的溶液。之后，再将该密封包直接放入到非洁净的水之中，在这期 间，水本身会受到压力影响而进入至 膜包滞洪，如此以来，稀释后的 溶液便是经过洁净处理的可饮用水。 ４．２在海水淡化方面的应用 利用海水淡化技术从海水中制取饮用水已成为当代取得淡水 的一种重要捷径。利用正渗透技术进行海水淡化最早可追溯到２０ 世纪６０、７０年代。但是由于膜和驱动溶液等核心问题没有解决，绝 大部分技术薄弱，可行性低，而且传统能源价格较低，正渗透方法在 学术和工业界都无法与反渗透技术相提并论。近年来，由于能源与 环境问题越来越突显，研究者对于正渗透膜技术处理海水淡化的进 一步探索，证明该技术已经进入了中试阶段。 在废水处理方面的应用正渗透膜在废水处理中的应用，大多时 候是起着浓缩污染物的作用，它并不是最终处理过程，但却是一个 高效率的前处理过程。正渗透膜在废水处理应用方面包括生活废水 与工业废水的处理。采用正渗透膜进行废水处理先后经历了序批式 系统，以商业化的醋酸纤维ＲＯ膜为膜单元，以合成海水为汲取液， 来浓缩含低浓度铜或铬离子的水，但这一方法并不理想；采用了中 试规模的ＦＯ系统用于浓缩垃圾渗滤液。并证明是一种比较理想的 处理方法；正渗透膜生物反应器膜生物反应器（ＭＢＲ）是膜分离技术 与生物技术有机结合的新型水处理技术，并被称为是最有前途的废 水处理新技术之一。 结束语 综上所述，正渗透技术就目前来说，实际上还是处在一个较为 初步的探索时期，其中依然还存在着一些难题需要进行深入的研 究，这方面的技术难题解决，对于正渗透技术的发展来说，有着至关 重要的作用。但是，能够明显看到的是，正渗透技术凭着自身所具有 的良好分离性能以及节能效果，必然会被广泛的使用在各个行业领 域中，该技术未来必定能够得到较为良好的发展。 参考文献 【１】任建新．膜分离技术及其应用【Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３（１２）． ｆ２］周柏清．全膜水处理技术『Ｍ１．北京：中国电力出版社，２００６（１１）． 【３】彭跃莲．膜技术前沿及工程应用【Ｍ】．北京：中国纺织出版社，２００９ ｆ１０）．
正渗透——精选推荐
正渗透
正渗透膜分离关键技术及其应⽤进展
摘要：正渗透是⼀种新型的膜分离技术，具有能耗低、膜污染⼩及回收率⾼等优点，近年来在国际上得到了⼴泛的关注．本⽂
介绍正渗透膜分离技术的基本原理；综述正渗透膜分离关键技术驱动液与膜材料的最新进展；简述正渗透膜分离技术的最新应
⽤；展望正渗透膜分离技术的重点研究⽅向．
关键词：正渗透；渗透压；膜材料；驱动液;醋酸纤维素（ＣＡ）膜材料
1.引⾔
随着现代经济的快速发展、世界⼈⼝的迅猛递增，全球淡⽔资源⽇渐短缺．⽬前，全球⾄少有１２亿⼈喝不到安全洁净的⽔，
⼤约有２６亿⼈⽣活在淡⽔资源匮乏的地区，⽔资源短缺已经成为２１世纪困扰⼈类最⼤的问题．在众多⽔处理⽅法中，反渗
透（ＲＯ）是⽬前应⽤最成熟、最⼴泛的技术．然⽽，ＲＯ需要较⾼的⽔压抵消渗透压差，是能量密集型技术，同时，ＲＯ过
程还存在回收率低、浓⽔排放、浓差极化和膜污染严重等问题．正渗透（ｆｏｒｗａｒｄｏｓｍｏｓｉｓ，ＦＯ）是近年来发
展起来的⼀种⽤于污⽔处理和咸⽔淡化的新型膜分离技术．与压⼒驱动膜分离过程相⽐较，ＦＯ过程⽆需外加压⼒，⽽仅仅依
靠渗透压驱动．因此ＦＯ运⾏过程中的能耗⼩，膜污染情况也会相对较少，可以长时间的运⾏⽽不需要频繁清洗．另外，ＦＯ
技术在脱盐过程中回收率⾼，浓缩的盐⽔可通过结晶分离，没有浓盐⽔的排放，是环境友好型技术．因此，⼈们对发展ＦＯ技
术的兴趣极⼤，对其应⽤研究的领域不仅仅停留在⽔处理、发电等⽅⾯，甚⾄拓展到了⽣命科学，如药物蛋⽩浓缩、药物释放
和⾷品⼯程等领域．
2原理与特点
2.1基本原理
Lee 等(1981)较早地概况总结了反渗透(RO)、正渗透(FO)和减压渗透((Pressure Retarded Osmosis,PRO)过程的⼯作原理，如
图 1 所⽰。
在RO 过程中，⽔在外加压⼒作⽤下从低化学势侧通过渗透膜扩散⾄⾼化学势侧溶液中( Δπ
刚好相反，⽔在渗透压作⽤下从化学势⾼的⼀侧⾃发扩散到化学势低的⼀侧溶液。⽽减压渗透可认为是反渗透和正渗透的中间
正渗透技术中汲取液的研究进展
第ｌ８卷第１期 ２０１３年２月 哈尔滨理工大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．１８ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１３
正渗透技术中汲取液的研究进展
魏金枝， 孙晓君， 宫正
（哈尔滨理工大学化学与环境工程学院，绿色化工技术黑龙江省高校重点实验室，黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：正渗透作为一种回收率高、能耗低、膜污染小的绿色膜分离技术被应用于海水淡化和 污水净化过程中．正渗透是水分子通过选择性渗透膜从高水化学势区域向低水化学势区域的自发
迁移过程．该过程的驱动力由汲取液与待处理液之间产生的渗透压差提供，而汲取液是决定这一过 程驱动力的主要因素．本文介绍了正渗透技术的基本原理，并从环境友好的角度按照汲取液的回收
及利用方式（加热或蒸馏回收、磁场或电场回收及膜法回收等）综述了汲取液的研究进展，对正渗 透技术中汲取液的发展方向进行了展望． 关键词：正渗透；汲取液；热法回收；电磁法回收；膜法回收 中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２６８３（２０ｌ３）Ｏ１—００６１一Ｏ６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｎ Ｄｒａｗ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｏｓｍｏｓｉｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ＷＥＩＪｉｎ—ｚｈｉ，ＳＵＮＸｉａｏｊｕｎ，ＧＯＮＧ Ｚｈｅｎｇ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｗａｒｄ ｏｓｍｏｓｉｓ（ＦＯ），ａｓ ａ ｇｒｅｅｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｓａｌ— ｔｉｎｇ ｓｅａ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ，ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｌｅｓｓ ｆｏｕｌ—
国外关于正渗透技术的探讨
国外关于正渗透技术的探讨
国内多数对于正渗透的讨论还很肤浅，多数是国内某公司怎么宣传，⼤家跟着⼈云亦云，看看
国外的资料吧，也许会有更多启发。
Forward osmosis technology is finding increasing use in desalination and water reuse.
Anthony Bennett investigates how forward osmosis works, how it differs from reverse
osmosis, and discusses current developments and future trends.
Osmosis and membrane technology
The established membrane technology in large scale desalination projects is reverse osmosis (RO), where total dissolved solids (TDS) present in the feed supply
are concentrated to produce the rejected concentrate stream. Other approaches include direct osmosis processes.
RO operates by applying high pressure to the saltwater side of the membrane to initially overcome the osmotic pressure and then drive water from the saline to the
freshwater side of the membrane.
Osmosis is a spontaneous process in which water is transported through a semi-permeable membrane due to a difference in chemical potential between two
正渗透膜成分与结构分析
第３８卷第２期 ２０１３年６月 广州化学 Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 、ｂｌ＿３８ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２０１３
文章编号：１００９—２２０Ｘ（２０１３）０２．００３７．０５
正渗透膜成分与结构分析
宗同强 ， 赵玉宏 ， 李娜
（１．广州中科检测技术服务有限公司，广东广州５１０６５０；
２．佛山市顺德区亿龙电器科技有限公司，广东佛山５２８３１８）
摘要：用裂解质谱的方法对美国ＨＴＩ公司三种正渗透膜ＣＴＡ－ＥＳ、ＣＴＡ－ＮＷ和 ＴＦＣ．ＥＳ的成分进行了鉴定，并且利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对其结构进行了仔细
的观察。结果显示，三种膜都是由醋酸纤维素、聚酯、聚砜、聚氨酯等高分子材料 组成的层状结构。
关键词：正渗透膜；ＨＴＩ；裂解质谱
中图分类号：０６５７．６３ 文献标识码：Ａ
膜分离技术作为一种新兴的科学领域，以其适用范围广泛、易于操作和能耗低等优势近
年来受到了广泛的关注。一般来说，渗透可以被定义为水分子在渗透压差的驱动下跨过选择 性半透膜的过程。这种选择性半渗透膜只允许水分子通过而对溶质分子或离子有截留作用。
对于大多数应用此技术的驱动力都来源于渗透压差。 近年来，传统压力驱动的反渗透（ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ，ＲＯ）及纳滤技术有了很大创新和改 进，但存在能耗高、膜污染等局限性。而渗透压驱动的正渗透技术【ｌ Ｊ高效节能、膜污染小。
因此，它已经在很大范围的应用领域显露头脚，如在海水淡化、污水处理、制药、食品、航 天和能源发电等领域都有潜在价值，并且凭借其优点不断向传统的生产工艺中渗透，与其它
技术相互融合，形成创新的工艺技术。而国内对正渗透（ｆｏｒｗａｒｄ ｏｓｍｏｓｉｓ，ＦＯ）技术的研究
是以２００９年的国家９７３计划项目为代表，相信通过几年的研究，我国将在ＦＯ领域有很好
的发展。 理想的正渗透膜材料只允许水透过，而对溶质分子具有１００％的截留效果，同时应该满
足以下要求 Ｊ：
正渗透驱动液的发展状况与趋势
第３８卷第２期 ２０１３年６月 广州化学 Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 、，０ｌＪ ３８ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２Ｏ１３
文章编号：１００９－２２０Ｘ（２０１３）０２－００７２－０５
正渗透驱动液的发展状况与趋势
宗同强 ， 赵玉宏 ， 张芙蓉 ， 景 玮。
（１．广州中科检测技术服务有限公司，广东广州５１０６５０； ２．佛山市顺德区亿龙电器科技有限公司，广东佛山５２８３１８；
３．中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司物质采购管理中心，甘肃玉门７３５０１９）
摘要：正渗透具有低能耗、低污染、高回收等特点，其应用范围非常广泛。具有 高渗透压的驱动液是正渗透技术的核心问题。正渗透驱动液的类型有直接利用型和 循环利用型，后者包括ＮＨ３／ＣＯ２汲取液、磁性驱动液、有机化合物驱动液和无机化 合物驱动液。随着正渗透驱动技术的发展，驱动液已从简单的盐类、糖类转变为功 能性物质。正渗透技术发展空间巨大，将成为解决困扰人类可持续发展的水资源和 能源问题的关键技术之一。 关键词：正渗透技术；驱动液；渗透压 中图分类号：０６４６．１：０６４５．１４ 文献标识码：Ａ
正渗透（Ｆ０）也称为渗透，是一种自然界广泛存在的物理现象，其过程是一种不需要
外加压力驱动，依靠渗透压差驱动的膜分离过程。早在１７４８年法国科学家Ｎｏｌｌｅｔ发现渗透
现象，标志着正渗透技术应用的开端。由于正渗透过程是自发过程，其具备设备和操作简单、
节能环保等优势。从１９世纪６０年代开始至今，反渗透技术经历了长时间的发展，从膜材料、 工程技术、市场开拓，最终成为当今最成功的膜技术之一【ｌ】。相对于反渗透来说，正渗透原
理清楚，但是过程应用技术还处在萌芽期。目前在学术界和产业界，对于正渗透是否能够成
为下一代海水淡化技术这一问题存在比较激烈的争论。而国内在正渗透技术研究方面比国外 晚了近十年，在研究经费、人员投入方面与国外相比处于劣势，在产业化方面的基础很薄弱。
正渗透膜的应用原理
正渗透膜的应用原理
1. 什么是正渗透膜
正渗透膜（forward osmosis membrane）是一种半透膜，具有较高的通透性和选择性，可应用于各种领域，如海水淡化、废水处理、食品加工等。正渗透膜工作原理基于溶质浓度差异的驱动力，通过渗透过程将溶质从低浓度的溶液自然地通过膜透过至高浓度的溶液。
2. 正渗透膜的主要应用领域
正渗透膜的应用范围广泛，以下列举几个主要的应用领域：
• 海水淡化：正渗透膜可以有效地将海水中的盐分和杂质过滤掉，获得高纯度的淡水。这对于水资源短缺的地区和海洋岛屿来说，是一种可行的海水淡化技术。
• 废水处理：正渗透膜可以在废水处理过程中去除水中的溶质和微粒，将无污染的水分离出来，达到净化水质的目的。这种技术广泛应用于工业废水处理和城市污水处理等领域。
• 食品加工：正渗透膜在食品加工中起到浓缩和分离的作用，例如浓缩果汁、乳制品和饮料等。由于正渗透膜的高通透性和选择性，可以有效地去除水分和溶质，保留食品中有用的成分。
3. 正渗透膜的工作原理
正渗透膜的工作原理基于渗透过程和扩散过程。在正渗透过程中，溶质从低浓度的溶液通过膜自然地透过到高浓度的溶液中。这是因为高浓度溶液侧的渗透压较大，驱使溶质通过膜从低浓度溶液侧向高浓度溶液侧移动。
正渗透膜相比于传统的逆渗透膜有着更高的渗透通量和更低的操作压力。这是因为正渗透膜利用了自然的浓度差异驱动力，不需要额外的能量供应。
4. 正渗透膜的优势和局限性
正渗透膜具有以下优势：
• 较高的通透性和选择性：正渗透膜具有较大的通透通量和较好的溶质分离效果。
• 低操作压力：相对于逆渗透膜，正渗透膜所需的操作压力较低，减少能源消耗。
• 多功能应用：通过适当的调节工艺条件和膜材料的选择，正渗透膜可以应用于不同的领域，满足各种需求。 然而，正渗透膜也存在一些局限性：
• 溶液浓度限制：正渗透膜对溶质和溶液的最大浓度有限制，超过一定浓度时会影响膜的通透性。
“渗透”的方法
龙源期刊网
“渗透”的方法
作者：王超
来源：《小学科学·教师版》2017年第11期
体育课是孩子们比较喜欢的学科，与其他学科相比，在室外上课既可以增强学生体质，又可以愉悦学生身心，增进学生之间的合作意识。体育课不像语数英学科那样有烦琐的书面作业，教师与学生之间更存在着一种“亲密性”。在这种“亲密”接触中，体育教师可能对学生更多一份人格暗示与辐射。因此，农村体育教师课中有机渗透德育内容，就显得尤为重要。
一、通过教师仪表和语言进行德育渗透
体育教师既要有一般教师严谨、睿智的风格，又要充分体现其职业的特点——健康而朝气，随时在运动和示范中给学生树立一个良好形象。作为农村体育教师，面对一个个淳朴的孩子，教师用语要文明、简练、幽默，但同时切忌随意、低级、侮辱性。教师通过自己的语言魅力来影响和感染学生，使学生养成文明用语的良好习惯；通过自身的仪表来感染学生，并增强学生对仪表美及其重要作用的正确认识。教学中，讲解清晰、示范标准、言行一致，是我们农村体育教师的基本要求，也是教学研讨的重要方向。
农村小学由于种种原因，体育教师存在兼职现象，特别一些原来性质是“合同制”的教师，他们缺乏体育专业知识，再加上年龄偏大，确实需要提高仪表和语言素质。因此，我认为农村小学体育教师教学时应力求做到“五规范”：一是规范语言，使用普通话和文明用语；二是规范示范，动作正确，力求优美；三是规范仪表，服装和穿戴合乎运动特点；四是规范行为，举止大方；五是规范环境，教学场地合理，各种器材有序。“五规范”能够在潜移默化中促进学生的自我教育和良好的行为习惯的养成。
二、融洽师与师、师与生关系渗透德育教育
体育教学的特殊性决定几个教师之间经常在一个“大课堂”里一起上课。由于农村体育教师之间年龄、专业知识的差距，相互之间的配合显得十分重要，这不仅便于共同研究教学工作，而且便于融洽教师之间的关系。互相尊重，密切配合，互相帮助，体育教师之间长期如此，学生会从中学到尊重他人、助人为乐、团结协作的优良品质。
正渗透膜的原理及应用
正渗透膜的原理及应用
正渗透膜是一种将溶剂从浓度较低的溶液转移到浓度较高溶液的膜。正渗透膜由互相交织的高分子链构成，这些链具有多个孔隙，允许溶剂进行透过。在正渗透膜中，溶质不能通过膜的孔隙，只有溶剂能够通过膜进行透过。该技术被广泛应用于海水淡化、废水处理、饮用水处理、药物输送及其他工业过程。
1. 海水淡化：正渗透膜技术已成为世界上许多海水淡化厂的常用技术。通过将海水压力驱动透过正渗透膜，膜过滤出淡水，将盐分和其他离子留在海水中。
2. 废水处理：正渗透膜被广泛应用于废水处理，可以去除水中的重金属、微生物、溶解的化学物质等。该技术可以减少对环境的负面影响，并使水资源得到充分利用。
3. 饮用水处理：正渗透膜可以减少饮用水中的杂质和污染物，使水变得更加清洁纯净。该技术被广泛应用于市政供水和饮用水处理厂。
4. 药物输送：正渗透膜可以在药物输送中起到关键作用。通过正渗透膜输送药物，可以实现精确控制药物的输送速率，并减少药物的浪费。
总之，正渗透膜是一项非常有用的技术，在许多领域中都有广泛的应用。它可以帮助我们寻找更加环保和可持续的解决方案，从而保护我们的家园和人类健康。
总结渗透作用
总结渗透作用
渗透作用是指液体通过多孔介质或薄膜而发生传质的过程。它广泛应用于化工、环境工程、材料科学等领域。渗透作用的研究和应用对于提高物质的分离纯度、净化环境、改善材料性能等方面具有重要意义。
渗透作用原理
渗透作用的原理是液体在多孔介质或薄膜中传质的驱动力来自于浓度差。当有浓度差存在时，溶液中的溶质分子会向低浓度区域扩散，从而使得溶质分子在多孔介质或薄膜中传输。
渗透作用可分为正渗透作用和逆渗透作用。正渗透作用是指溶液中溶质分子向低浓度溶液扩散，从而使得溶质分子在多孔介质或薄膜中传输。逆渗透作用是指溶液中溶质分子向高浓度溶液扩散，从而使得溶质分子在多孔介质或薄膜中传输。渗透作用的方向和强度受到多种因素的影响，如浓度差、压力差、温度等。
渗透作用的应用
1. 分离纯度提高
在化工工艺中，渗透作用被广泛应用于分离纯度提高的过程中。例如，在海水淡化领域，逆渗透膜技术是一种常用的海水淡化方法。通过逆渗透膜，可以将海水中的溶质分子从高浓度区域传输到低浓度区域，从而实现水的分离纯度提高。此外，渗透作用还可以应用于溶液中的离子交换、化学反应等分离纯度提高的过程。
2. 环境净化
渗透作用在环境工程中也具有重要应用。例如，在地下水的污染修复中，可通过渗透作用将地下水中的污染物分子从高浓度区域传输到低浓度区域，实现地下水的净化。此外，渗透作用还可以应用于废水处理、有害气体排放控制等环境净化方面。
3. 改善材料性能
渗透作用在材料科学中也有着广泛的应用。例如，在聚合物材料的制备中，通过渗透作用可以实现聚合物的交联，从而改善材料的机械性能、耐热性能等。此外，渗透作用还可以应用于纳米材料的制备、薄膜材料的改性等方面。
渗透作用的研究进展
渗透作用的研究进展主要体现在以下几个方面： 1. 渗透作用模型的建立和优化：通过建立渗透作用的数学模型，可以定量描述渗透作用的过程和特性，从而指导实际应用中的操作和优化设计。