正滲透過程中驅(qū)動溶質(zhì)反滲規(guī)律研究.pdf

1、和反滲透(RO,Reverseosmosis)相比,正滲透(FO,Forwardosmosis)技術(shù)具有能耗低,抗污染性能強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn),是一種環(huán)境友好型技術(shù)。然而正滲透過程中找不到合適的驅(qū)動液以及濃差極化現(xiàn)象(CP,Concentrationpolarization)等因素的影響導(dǎo)致其發(fā)展緩慢。理想的正滲透膜只允許水分子通過而將一切溶質(zhì)排除在外,而目前的正滲透膜都會遇到驅(qū)動溶質(zhì)反滲情形,不僅造成膜孔的堵塞,也會造成膜通量的下降。如果是在

2、污水處理系統(tǒng)中,反滲過去的離子更會危害系統(tǒng)中的微生物,造成整個反應(yīng)器的癱瘓,故研究正滲透過程中驅(qū)動溶質(zhì)反滲的規(guī)律至關(guān)重要。
　　本課題以現(xiàn)在已有的濃差極化模型為基礎(chǔ),建立了正滲透過程中驅(qū)動溶質(zhì)反滲通量以及膜通量的數(shù)學(xué)模型,然后以NaCl為驅(qū)動液時的水通量和反滲通量的實(shí)驗值驗證模型,結(jié)果證明模型的預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果高度吻合。另外選擇NaCl(1-1型)、Na2SO4(1-2型)、MgCl2(2-1型)、MgSO4(2-2型)四種具有

3、不同價態(tài)陰陽離子的典型驅(qū)動液,做另外一組序批式實(shí)驗并結(jié)合數(shù)學(xué)模型,研究正滲透過程中驅(qū)動溶質(zhì)的反滲規(guī)律以及運(yùn)行過程中的主要影響因素。通過分析我們有以下結(jié)論:溫度對低濃度驅(qū)動液中驅(qū)動溶質(zhì)反滲通量影響比較小,而高濃度驅(qū)動液中溶質(zhì)的反滲通量先隨溫度的升高而升高后隨著溫度的升高而降低;同時運(yùn)行FO模式和PRO模式兩組反應(yīng)器,使其初始滲透壓一致,都是在常溫下運(yùn)行,最后發(fā)現(xiàn)不管是什么驅(qū)動液,PRO模式的反滲通量總是比FO模式要大;溶質(zhì)的反滲通量還與滲

4、透壓差有關(guān),隨著滲透壓的升高,反滲通量也隨著升高,但增加的幅度減小;驅(qū)動液中陰陽離子的反滲通量相差很大,陽離子的反滲通量比陰離子的小,一般來講,離子水力半徑越大反滲通量就會越小,反之越大。然而,根據(jù)唐南平衡,溶液體系總體是呈電中性的,那么反滲過去的陰陽離子是相互作用的,如果陰離子的反滲通量大的話,即使陽離子的水力半徑很大,其反滲通量也會相應(yīng)的變大,反之一樣,陽離子反滲通量大的話,陰離子也會相應(yīng)的變化,故四種驅(qū)動液中,反滲過去的量是NaC