正渗透水处理关键技术

正渗透技术是近几年世界才开始关注并投入应用的一种新的水处理工艺。相对于反渗透技术而言，正渗透由于在水处理过程中不需要反渗透那样的加压过程，因此，可以实现工业污水的零排放和海水淡化的低成本运行，从而达到高效、节能、环保。以海水淡化为例，正渗透处理工艺可使海水淡化产水率从现行技术的40%提升至85%，所产生的高浓度海水可以使从海水中提炼溴、镁、钾成为可能，经济价值极高。同时可大幅降低海水淡化的运行成本，减少高盐度海水对环境造成的污染，能耗为现行水技术能耗的70%。目前正渗透技术处于产业化前期，一旦成熟，可以在海水淡化、污水处理、化工、航天、医疗等多个领域得到应用。2005年，美国耶鲁大学M.Elimelech教授课题组开发了一种正渗透海水淡化技术。这项技术的关键在于其汲取液，它是将氨气与二氧化碳按照一定比例混合溶解于水中配制成一定浓度的铵盐溶液作为汲取液，这种汲取液既具有较高的渗透压，又能方便地从水中分离，图2为该系统示意图〔30〕。据报道，汲取液浓度为6mol/L时，其渗透压达2.53×107Pa，以0.5mol/LNaCl溶液作原料液，系统渗透压差达2.17×107Pa。对于稀释后的汲取液，将其加热到60℃，其中的铵盐被分解为氨气和二氧化碳，采用合适的方法（如蒸馏）就能与水分离，得到产品水，分离出的氨气和二氧化碳可以循环使用。正渗透膜技术水处理工艺在我国尚属空白。2013年，沃特尔股份公司投资入股了美国Oasys公司，引进这一国际领先的正渗透技术。目前，这家公司在河北省黄骅市建立的首个正渗透技术海水浓缩中试装置已投入使用，此举将为下一步海水淡化及综合利用实验室的研究工作提供可靠的运行数据。国内首个采用正渗透技术的工业废水零排放和海水淡化及综合利用实验室在北京中关村科技园昌平园。实验室以“工业废水零排放”和“海水淡化及综合利用”两大宗旨为目标，由中工国际子公司北京沃特尔技术股份有限公司与中石化抚顺研究院联合组建。