水处理中正渗透膜分离技术应用
膜分离技术在水处理中的应用(一)
膜分离技术在水处理中的应用(一)1、引言水是人类赖以生存的重要自然资源。
全球水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求适合时代发展的污水资源化技术，以缓解水资源的短缺状况，水资源短缺已成为制约社会发展的瓶颈。
因此，近年来各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生。
其中，膜技术以其高效、节能、设备简单、操作方便等特点，在水处理领域中的应用越来越广泛。
比如2008年，北京要实现绿色奥运的几项举措都将应用到膜技术。
国外有专家把膜技术的发展称为“第三次工业革命”，作为21世纪最有前途的高新技术之一。
2、膜分离技术的工作原理膜分离技术，是利用一张特殊制造的，有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，是根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离开物质。
物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到膜的龙眼、另一表面的速度（扩散速度）。
而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。
3、膜分离技术在水处理中的应用3.1膜分离技术在城市污水深度处理中的应用城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。
城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。
城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行最后的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。
但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。
国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。
城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。
二级排放液在进RO装置前需进行预处理，以使进水水质符合RO装置的使用要求。
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。
•膜表面污染：正渗透膜容易受到溶液中的污染物质和杂质的附着，容易导致膜的阻塞和通透性下降。
膜分离技术在水处理中的应用与发展
膜分离技术在水处理中的应用与发展一、引言膜分离技术是目前水处理行业中应用最为广泛的技术之一，其可通过高效地分离杂质和污染物质，使水达到符合工业和生活用水标准的要求。
本文将就膜分离技术在水处理中的应用以及未来的发展进行概述。
二、膜分离技术概述膜分离技术是利用膜过滤、逆渗透、超滤等方式进行物质的分离、浓缩和纯化的过程。
膜分离技术有很多种，可以根据膜的材料、形态、工作机理等特点进行分类。
常见的分类方式有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。
膜分离技术的膜材质种类很多，如有机膜、无机膜、复合膜、混合膜等。
常见的膜材质有聚酰胺、聚醚酮、聚丙烯、多孔陶瓷、玻璃等。
不同材质的膜具有不同的特性，应用场景也不同。
膜分离技术作为一种新型分离技术，具有操作简便、不需进行复杂的预处理等优点。
与传统的水处理方式相比，膜分离技术具有很明显的优势，即它能够将过滤效果提高到一个全新的高度。
三、膜分离技术在水处理中的应用1. 地下水处理在地下水处理中，膜分离技术通常被用于对水中难以被分离或去除的有害物质进行去除。
通过过滤、逆渗透等操作，对硝酸根、重金属、有机物等物质进行去除。
2. 污水处理污水处理是膜分离技术的主要应用领域之一。
它可以对污水中的固体、颗粒物、细菌、病毒等进行过滤分离，去除不必要的物质，使污水变得更清澈，更适合处理后的再利用。
膜分离技术在污水处理中应用的种类较多，可以根据不同的膜材质和操作方式进行分类。
其中，微滤和超滤等技术常被用于处理工业污水，逆渗透技术则常被用于处理城市污水、工艺废水等。
3.海水淡化海水淡化是一项重要的技术，在水资源短缺的地区应用广泛。
目前常用的海水淡化技术有多闪蒸和反渗透两种。
反渗透技术是一种利用膜分离原理进行水处理的技术，它通过膜的过滤作用将海水中的盐分和有害物质过滤掉，使得海水变得适合饮用和工业用水。
反渗透技术是海水淡化工业中的主要技术之一，其广泛应用于海水淡化、水处理、废水处理等。
四、膜分离技术在水处理中的发展趋势随着科技的不断发展，膜分离技术的应用领域和市场需求也在不断扩大和增强。
试析正渗透技术在水和废水处理中的应用
试析正渗透技术在水和废水处理中的应用摘要：正渗透技术是渗透压进行驱动的膜技术，与过去传统机械压力驱动膜技术相比具有较多优点，例如出水水质良好、能耗较低、设备应用便捷性较高、污染低等基本特点。
近些年我国在水与废水处理中开始对正渗透技术的应用进行探析，从实际应用中可以看出目前正渗透技术仍旧存在相应问题，使得技术全面推广受限。
本文以下主要对正渗透技术在水与废水处理中的应用进行探析，为技术的发展提供相应建议。
关键词：正渗透技术；水和废水处理；应用随着社会各个领域的全面发展，针对水和能源可持续发展问题开始更加关注，净水生产是能量密度较高的过程，如何在低耗能前提下满足基本用水需求是社会发展新时期需要解决的重点问题。
膜分离技术因出水水质较高，设备操作便捷等诸多优势当前在水处理领域中受到广泛关注，在现阶段水处理领域中常用的膜分离技术主要有超滤、微滤、反渗透和纳滤等。
正渗透技术是一种渗透压驱动的新型膜技术，在水与废水处理中应用价值较高。
一、正渗透技术基本原理概述（图1 正渗透与反渗透原理示意图）在正渗透技术应用过程中，水通过半透膜从原料液侧渗透到浓度较高的DS侧，或是离子不能全面通过半透膜。
从而使得水和溶质之间产生分离。
在实际应用中，水会不断进行渗透，逐步进入到DS侧，实际浓度值会不断被稀释，渗透压也会逐步降低，此时FS侧浓度值会不断提升，渗透压会逐步增加。
等到膜两侧位置渗透压差和液面位差相等时，渗透过程结束。
实际上，正渗透不需要添加相应外部压力，通过膜两侧渗透压差能够对此过程基本驱动力进行分析，正渗透基本原理如图一所示[1]。
二、正渗透技术应用中存在的问题分析正渗透技术与传统膜技术相比，在应用性能等诸多方面存在一定优势，但是也存在较多问题，此类问题对正渗透技术全面推广造成的一定限制性，所以需要重点对此类问题进行解决。
正渗透技术应用中浓差极化是主要问题，浓差极化分为内部和外部浓差极化，又能分为浓缩型与稀释型。
内外浓差极化产生的主要区别在于正渗透技术的支撑层内部与外膜部差。
膜分离技术在我国水处理领域的应用实例
膜分离技术在我国水处理领域的应用实例膜分离技术是一种高效的水处理技术，通过膜材料对水中的污染物进行筛选和过滤，将水中的杂质和有害物质分离出来，从而实现水的净化和提纯。
在我国水处理领域，膜分离技术已经得到广泛的应用，下面将介绍几个具体的应用实例。
第一个实例是在饮用水处理中的应用。
随着人们对水质要求的不断提高，传统的水处理工艺已经不能满足需求，而膜分离技术具备高效、节能、环保等优点，正在逐渐成为饮用水处理的主流技术。
目前，全国各地已经建成了大量的膜分离饮用水处理厂，其中以反渗透膜和超滤膜为主要技术手段，能够使水中的有机物、无机盐、微生物等污染物得到有效去除，保证出水质量符合国家的饮用水标准。
第二个实例是在废水处理中的应用。
随着工业化的进程和城市化的发展，各种废水的产生量越来越大，如何有效地处理废水成为了一个紧迫的问题。
膜分离技术在废水处理中也有广泛的应用，可以对工业废水、生活污水等进行处理，将废水中的有害物质和污染物通过膜分离技术实现有效分离和去除，达到环保和资源化利用的目的。
第三个实例是在海水淡化中的应用。
由于我国南北水资源分布不均，南方地区缺水问题日益突出，而海水淡化技术能够将海水转化为可供人类直接使用的淡水资源，成为解决南方地区缺水问题的重要手段。
膜分离技术在海水淡化中也有着广泛的应用，能够对海水中的盐分、微生物、有机物等进行有效的分离和去除，产生出符合国家饮用水标准的淡水资源，为南方地区的水资源保障提供了有力保障。
综上所述，膜分离技术在我国水处理领域的应用实例十分广泛，涉及到饮用水处理、废水处理、海水淡化等多个方面，具有重要的经济、社会和环境保护意义。
膜分离技术及其在水处理中的应用
膜分离技术及其在水处理中的应用上世纪60年代，膜分离技术发展迅速，目前被广泛应用在水处理环境工程中。
膜分离技术属于新型分离净化方法，其技术耐用可靠、分离效果良好，具有能耗低、工艺简单、操作方便优点，并且不会产生二次污染。
适合用在饮用水处理、工业废水（生活污水）净化、苦咸水脱盐处理、海水淡化等领域中。
标签：膜分离技术；水处理；应用1 膜技术的概述1.1 反渗透膜技术对透过的物质具有选择性的膜叫半透膜。
对不能透过溶质而能透过溶剂的半透膜叫做理想半透膜。
在半透膜的两边放体积相同的稀溶液和浓溶液，因两边的浓度差不同，稀溶液中的溶剂就会透过半透膜渗透到浓溶液的一边，此过程叫做渗透。
当渗透达到平衡时，浓溶液一边的液面就会比稀溶液的液面高出一定高度，就形成一个压差，称为渗透压。
渗透压的大小取决于溶液的性质，如种类、浓度和温度等，跟半透膜的性质无关。
如果此时在浓溶液一侧施加一个比渗透压大的压力，溶剂的渗透方向就会跟原来的方向相反，即从浓溶液侧向稀溶液侧流动，此现象称为反渗透。
1.2 微滤膜技术微滤膜将静压差作为推动力，通过筛网状的过滤介质膜进行筛分、分离。
微滤膜是一种多孔的、表面均匀的薄膜，其特点包括过滤的精度高、过滤的速度快、膜孔径均一、吸附量少、无介质脱落等，广泛地应用于去除细菌或微粒、食品及制药行业中进行除菌与净化、去除半导体行业中超纯水支配过程的颗粒、生物技术发酵液中制品的浓缩和分离等。
1.3 超滤膜技术（1）超滤膜技术一种将压差作为驱动力，通过超滤膜高精度的截留性能分离固液或者对不同分子量的物质进行分级的膜技术，其主要的技术特点包括：可以同时对大分子或者胶体物质进行浓缩与分离。
此项技术同反渗透相比较，其具有能耗低、操作压力低、设备投资与运行费用低、无相变、膜选择性高等优点，因此该技术广泛应用于生物技术、工业废水处理、食品、医药以及超纯水制备等各个领域。
（2）渗透蒸发膜技术：渗透蒸发，是一种由压力驱动进行膜分离的过程，它主要利用液体内两种组分在膜里的扩散系数和溶解度间的差别，经过渗透和蒸发，实现分离的过程，该技术的设备投资与运行费用是相对较低的。
水处理环境工程中膜分离技术的应用
水处理环境工程中膜分离技术的应用伴随科学技术的不断进步，为降低水资源污染，提高生态环境发展水平。
可将膜分离技术应用到水处理环境工程中，本文在全面了解膜分离技术应用原理的基础上，对其在生活污水、工业废水等方面的应用进行了分析，并通过具体工程案例进行了深入探讨。
标签：水处理环境工程；膜分离技术；原理1 膜分离技术的原理20世纪初膜分离产生，作为一项新型分离技术，膜分离技术是指通过隔膜使溶剂同溶质或微粒分离的技术，包含电渗析、扩散渗析等。
膜分离技术的功能为分离、浓缩、纯化及精制等。
其应用原理可分为物理性质、化学物质两种，具体如下：（1）应用物理性质原理。
物理性质是指多方面差异，如质量、体积、几何形状等，可按照混合物的具体物理性质，膜可具备筛子的功能，分离混合物。
全部膜分离技术都是在物理功效下，筛选、分离各种粒径的物质。
（2）应用化学物质原理。
是指混合物由分离膜通过的速度。
可将此类速度进行两种形式划分。
其一，通过膜表面接触混合物，并向膜内速度进入，也就是我们所说的溶解速度；其二，扩散速度，向膜内进入以后，由膜表面向膜另一侧表面扩散的速度。
可通过混合物、分离材料膜的化学性质对溶解速度加以确定，且其扩散速度和物质相对分子质量之间也存有极大关联性。
2 水处理环境工程中膜分离技术的应用水处理环境工程中，为纯化自来水、处理工业废水、生活污水，可广泛选用膜分离技术。
本文以废水处理应用为主进行分析。
（1）生活污水处理。
上世纪90年代中期，日本即利用膜分离技术建造了39座污水处理厂，且投入运营取得了良好的效果。
据相关学者研究表明，针对城市污水，可選取某种微滤膜装置（800m?/d）进行处理。
通过该装置的应用，水质可满足一般生活非饮用水标准。
通过30天正常运作，可实现每小时13.9L/㎡、16.7 L/㎡、20.8 L/㎡。
在生活污水中，该装置能够去除90%以上的COD，且能拦截、分离污水内的大部分悬浮固体。
（2）工业废水处理。
正渗透水处理技术及应用案例(沃特尔张承慈)
150 bpd
60%
Texas, USA
4*4,000 bpd
50-65%
2015/7/23
Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd
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马塞勒斯项目
• 在2009年，仅Marcellus Shale开采产生的压裂液废水就接近76
万吨。在2010年，这个数字增加至112万吨。在未来二十年， 预计在Marcellus将钻探和开发5万口新的页岩气井。随着排放
2015/7/23 Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd 12
正渗透技术开发现状
• 截至2013年4月的数据
2015/7/23
Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd
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FO与RO的区别
RO水通量 = A (ΔP – Δπ)
• 复合正渗透膜(TFC)
– 厚度~100μm
– 机械强度高、耐药性好
2015/7/23 Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd 9
汲取液的选择
• 溶解度高
– 可以产生足够的渗透压
• 容易浓缩回收
– 实现循环利用
• 不易反向扩散
– 提高使用效率
• 最小化内部浓差极化
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Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd
汲取液回收精馏塔示意图
冷物料 DDS：稀释的汲取液 CDS：浓缩的汲取液
填料
产水
冷凝器
CDS
热源
DDS
再沸器
进料泵
2015/7/23 Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd
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水处理中正渗透膜分离技术的应用摘要：渗透（osmosis）是一种仅依靠渗透压驱动的分离过程,基于渗透现象发展起来的正渗透膜分离技术,目前该技术在国际都得到了广泛的应用。
本文章综述了水处理中正渗透膜分离技术应用过程的基本原理、应用现状以及水处理正渗透膜分离技术的应用领域,并对未来水处理中正渗透膜分离技术的应用方向提出了展望。
希望在未来其技术能得到更加广泛的应用与发展。
关键词：正渗透应用水处理膜分离技术
前言
20世纪60年代起，对膜分离技术从实验室研究已经进入到了工业行业的实际应用，直至现在，它已应用到水处理，食品加工，制药工程，医学以及能源等不同的领域。
正渗透(forward osmosis，fo)是一种不需外加压力做驱动力，而仅依靠渗透压驱动的膜分离过程。
正渗透膜分离技术与外加压力驱动的膜分离技术最大的区别就是正渗透膜分离技术不需要外加压力或在较低的外加压力下运行，并且膜污染情况相对较轻，在持续长时间运行后无需清洗。
水处理中正渗透膜分离技术目前在国际上诸如美国、新加坡、欧洲等国家和地区已得到大量研究和应用。
二、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(或较低渗透压)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)—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 solution)，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—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—侧，这种过程叫做压力阻尼渗透(pressure-retarded osmosis，pro)。
压力阻尼渗透的驱动力仍然是渗透压，因此它也是一种正渗透过程。
水处理中正渗透膜分离技术应用正是基于这种原理。
三、水处理正渗透膜分离技术应用现状
正渗透膜过程，具有三低优势，即低压操作，低能耗和低污染，在水处理领域已得到了一定的应用。
但是国内并不多见其应用报道，所以说应用不是很多，尽管如此，这一技术仍然具有很大的应用价值和光明的应用前景。
如果要大范围普及正渗透膜分离技术，仍需做很多努力。
包括了我国对正渗透膜分离技术研究不多，特别是在水处理应用上缺乏经验参数，这需要进行大量的实验，从而积累经验；目前所拥有的正渗透膜性能太低，品种不全、不优；缺少既经济又高效的汲取液体系和汲取液再浓缩途径。
鉴于水处理正渗透膜分离技术仍存在比较多的问题，在今后的研究和应用方面应该从这些方面的着手突破，极大推动正渗透技术在水处理中的广泛应用，以促进新一代水处理工艺的高效发展。
总
之，对水处理正渗透膜分离技术的研究，都应该围绕如何提高正渗透过程的水回收率、如何提高正渗透过程中的分离效率、以及如何降低正渗透过程的运行成本等方面进行。
四、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70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，但是它已在诸如水处理、食品加工工程、医药学、生物工程及能源等领域得到了应用，在水处理中，正渗透膜分离技术已经被大量应用在污水处理，水质净化，海水淡化以及废水回用等方面。
（一）在水质净化方面的应用1 水质净化的过程需要对水进行处理和循环利用。
水是生命之源，在人类探索太空的历程中需要提供安全的水，这是太空任务过程中的关键问题之一。
太空任务中进行水质净化首先要对水进行回收，可回收的水源包括日常用水，尿液以及湿冷空气中水分。
美国针对太空任务开发了直接渗透浓缩系统，即doc系统对太空任务中的水处理和循环利用。
doc系统预处理存在两个子系统，一个是正渗透过程，另一个是正渗透与膜蒸馏结合过程（用于分离尿素和尿酸类物质），采用氯化钠驱动溶液将废水浓缩后，利用反渗透从稀释的汲取液中分离得到纯净水。
2水处理正渗透技术商业化应用。
从脏水中提取干净的饮用水，是由正渗透膜做成一个密封的包，里面有可以食用的汲取溶液（包括糖类和饮料粉未）。
当把这个密封的膜包放入脏水中时，水在渗透压作用下扩散进入膜包，稀释后的汲取溶液便是可饮用水。
但是由于这一过程不需要外加压力或者是驱动力，提取的水没有受生物和外在有机物的污染，所以这种方法比较适用于野外救生和军事方面。
（二）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上世纪六七十年代。
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。
结语
正渗透方法在许多行业上仍然处于探索性阶段，如何解决在应用与实际当中的关键性技术难题，是正渗透技术能够得到广泛应用的关键所在。
水处理正渗透膜分离技术虽然已经得到了广泛的应用，但是由于经验的缺乏，参数不足，各项技术的不到位，仍旧需要做很多方面的努力。
但是作为一种潜在的水纯化和淡化新兴技术,国际上正对正渗透进行着全方位、多角度、深层次的理论研究和实践探索。
由于正渗透过程本身存在着能耗低、分离过程简单等诸多潜在优势，相信随着研究的深人，它在今后必将得到更加广泛的应用与发展。
参考文献：
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