摘?要：目前的水處理技術(shù)發(fā)展迅速，膜分離技術(shù)作為水處理技術(shù)中重要的一環(huán)，正滲透在不需要外加壓力的條件下可以有效的去除水中的污染物，展現(xiàn)較高的去除率，正滲透技術(shù)用于海水淡化，污水處理以及水質(zhì)凈化方面，在與納濾、反滲透聯(lián)用以后，可以有效地提高水處理的效率，減緩膜污染。

關(guān)鍵詞：正滲透;膜污染;水處理;納濾

1 緒論

目前水資源短缺已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，全球的可以利用的淡水資源也依舊短缺，并且水體污染時(shí)有發(fā)生，水質(zhì)問(wèn)題依舊嚴(yán)峻。近年來(lái)，由于政府加大發(fā)展飲用水的處理技術(shù)，我國(guó)居民的飲用水得到了一定的保障。傳統(tǒng)的水處理設(shè)備構(gòu)筑物由于占地面積大，成本高，而且設(shè)備維修麻煩。能有效解決這些急迫問(wèn)題的膜分離技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)有的膜分離技術(shù)有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）等，隨著膜技術(shù)的發(fā)展，海水淡化也提上了新的高度，納濾與反滲透對(duì)于處理高鹽水具有很高的效率，但是造成的膜污染難以解決，并且能耗高。膜分離技術(shù)迫切需要膜污染輕，能耗低，操作簡(jiǎn)單，易分離的新型膜技術(shù)出現(xiàn)，因此正滲透這種具有以上優(yōu)點(diǎn)的膜分離技術(shù)出現(xiàn)了，并且在飲用水處理領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力，已經(jīng)成為膜分離領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文就正滲透在水處理中的情況進(jìn)行分析。

2 正滲透

正滲透是在不使用外加壓力的條件下，僅靠膜兩側(cè)溶液的滲透壓來(lái)提供動(dòng)力，使純水從化學(xué)勢(shì)能較高的一側(cè)通過(guò)正滲透膜流向化學(xué)勢(shì)能較低的一側(cè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物與水的分離。正滲透具有能耗低、截留能力強(qiáng)，抗膜污染能力強(qiáng)，膜污染程度小的優(yōu)點(diǎn)[1]。目前正滲透技術(shù)在水處理中，主要用于海水淡化，污水處理以及凈化水質(zhì)等方面。

2.1 海水淡化

在20世紀(jì)末期，由美國(guó)公司生產(chǎn)的商用正滲透膜正式用于脫鹽，該正滲透膜應(yīng)該具有較高的水通量，較低的鹽通量以及內(nèi)部濃差極化，內(nèi)部濃差極化較低說(shuō)明膜的支撐層應(yīng)該足夠薄，孔隙率大。在海水淡化方面由于受到汲取液提純的局限性，正滲透一般需要跟其他工藝進(jìn)行組合[2]，比如將汲取液換成葡萄糖、蔗糖等物質(zhì)，在處理過(guò)后的混合水可以作為可以直接飲用不需要回收的營(yíng)養(yǎng)液;或者回收無(wú)機(jī)溶劑，使用加熱分解（NH4CO3作為汲取液），磁力分離（磁性納米顆粒作為汲取液）以及沉淀（飽和KNO3作為汲取液）等，目前HTI公司生產(chǎn)出一種用于積極救援的簡(jiǎn)易水質(zhì)凈化設(shè)備，叫做凈水水袋，它由雙層袋裝的結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層使選擇性透過(guò)膜外層使用防水材料，防止漏水并且起保護(hù)作用，內(nèi)部裝有人類需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使用起來(lái)簡(jiǎn)單，并且安全可靠?？梢杂糜谧匀粸?zāi)害發(fā)生后的緊急救援，為人們提供簡(jiǎn)易的生存保障，也可以用于航空航天，為宇航員提供急需的能量。

2.2 污水的處理

正滲透膜分離技術(shù)還使用在生活污水處理方面，與海水相比較，生活污水中溶解性有機(jī)物更加復(fù)雜并且生活污水的滲透壓較低，會(huì)造成更嚴(yán)重的膜污染。在1980s以后，國(guó)外的研究者就將海水作為汲取液處理生活污水了，同時(shí)將正滲透與反滲透結(jié)合起來(lái)，使得組合工藝具有正滲透技術(shù)的抗污染性，反滲透膜分離技術(shù)能夠有效分離污染物與純水，正滲透/反滲透還可以對(duì)水廠淤泥進(jìn)行濃縮，現(xiàn)在正滲透技術(shù)已經(jīng)用于處理含油的廢水，生活污水，垃圾滲濾液等[3]。有研究者將正滲透與膜生物反應(yīng)器聯(lián)用可以有效的利用正滲透膜的截留作用與生物對(duì)活性污泥的降解作用，能夠有效去除99%的有機(jī)物與98%的氨氮。由于膜污染的存在，研究者在此基礎(chǔ)上將電化學(xué)技術(shù)加入到正滲透膜生物反應(yīng)器中，在處理污水的同時(shí)還能產(chǎn)電，同時(shí)改變膜與微生物的特性，減緩了膜污染，加強(qiáng)了污染物去除?？傊凉B透技術(shù)在發(fā)展中不斷補(bǔ)充新的技術(shù)，正滲透技術(shù)作為良好基礎(chǔ)，其他技術(shù)可以不斷進(jìn)行優(yōu)化。

2.3 正滲透對(duì)水質(zhì)的凈化

正滲透在對(duì)污染物的截留方面的研究明顯少于其他的傳統(tǒng)壓力膜，有研究表明正滲透對(duì)于去除天然雌性激素和雌二醇有較好的去除率54，研究證明正滲透對(duì)某些疏水性痕量有機(jī)物的去除要優(yōu)于反滲透。正滲透用于飲用水處理領(lǐng)域時(shí)，為了獲得較高的純水，通常需要將正滲透與其他壓力膜工藝聯(lián)用，現(xiàn)在較為常見(jiàn)的正滲透組合工藝是正滲透與納濾反滲透聯(lián)用，主要是因?yàn)榉礉B透在脫鹽方面具有工藝相對(duì)穩(wěn)定，成本較低，并且反滲透技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。有研究將正滲透與反滲透組合工藝處理受污染的水源與海水，經(jīng)過(guò)兩級(jí)循環(huán)利用，這種組合工藝的回收率能夠達(dá)到63%。正滲透與納濾聯(lián)用的組合工藝具有較高的出水水質(zhì)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的物理清洗后就具有較高的通量恢復(fù)，而且造成的膜污染較低，需要的操作壓力較小，其中正滲透與納濾聯(lián)用的脫鹽率可達(dá)到97.7%。

3 正滲透的汲取液研究

目前對(duì)于正滲透的研究主要是對(duì)于汲取液的選擇與膜污染的研究。當(dāng)前對(duì)于汲取液的選擇是一個(gè)重要的技術(shù)課題，研究表明汲取液的選擇應(yīng)該具有分子量較小，溶解度高滲透壓高，最好是可以回收利用，沒(méi)有環(huán)境污染，在經(jīng)濟(jì)上價(jià)格低，對(duì)人體沒(méi)有傷害，還有較高的水通量與較低的反向溶質(zhì)通量[4]。但是目前的研究表明能提供較高的水通量必定會(huì)有較大的滲透拽力，從而會(huì)使得污染物更容易沉在膜表面與膜內(nèi)側(cè)支撐層，同時(shí)還會(huì)有較高的反向溶質(zhì)通量，比如NaCl，KCl，為了減輕回收利用的成本，將汲取液選為化肥溶液直接澆灌農(nóng)田。新型的納米材料也用于正滲透的汲取液，像親水性磁性納米材料，只是成本較高應(yīng)用于蛋白質(zhì)和藥品加工富集的工程。

4 結(jié)論

正滲透技術(shù)用于水處理領(lǐng)域研究，主要是通過(guò)與其他傳統(tǒng)有壓膜納濾反滲透聯(lián)用或者是通過(guò)與微生物電化學(xué)相結(jié)合，主要是為了有效地降低成本，減輕膜污染，有效地利用正滲透膜易于分離，不需要外加壓力，膜污染較輕，容易反洗的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于汲取液的優(yōu)化以及膜的制備都是需要迫切解決的問(wèn)題，相信在未來(lái)優(yōu)化的汲取液以及更加耐用的正滲透膜會(huì)相繼出現(xiàn)，正滲透技術(shù)用于水處理技術(shù)會(huì)越來(lái)越頻繁，技術(shù)也會(huì)越來(lái)越成熟。

參考文獻(xiàn)：

[1]Akther N，Sodiq A，Giwa A，et al.Recent advancements in forward osmosis desalination：A review[J].Chemical Engineering Journal，2015，281：502-522.

[2]潘淑芳，張珠鴻，陳金壘，等.基于正滲透的膜集成工藝應(yīng)用研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2018，44（10）：11-15.

[3]Zhao S，Zou L，Tang C Y，et al.Recent developments in forward osmosis：Opportunities and challenges[J].Journal of Membrane Science，2012，396：1-21.

[4]柯小雪，潘淑芳，鄭煜銘.抗污正滲透復(fù)合膜活性層的研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2019（11）：7-13.

作者簡(jiǎn)介：李志浩，男，漢族，山東臨沂人，工學(xué)碩士，山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院市政工程專業(yè)，研究方向：水處理工程技術(shù)研究。