CN110180391A

CN110180391A - 一种新型正渗透浓缩方法及装置

Info

Publication number: CN110180391A
Application number: CN201910619042.6A
Authority: CN
Inventors: 曹达啟; 郝晓地; 汪群慧; 方晓敏; 宋鑫
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2019-08-30

Abstract

本发明涉及一种新型正渗透浓缩方法及装置。其中，所述方法包括料液装置和驱动液装置，料液装置与驱动液装置通过螺栓紧固连接，料液装置与驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，正渗透膜位于所述料液装置的一侧采用料液侧死端过滤的工作方式，正渗透膜位于所述驱动液装置的一侧采用驱动液侧扫流过滤的工作方式。所述装置包括料液装置以及驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜。本发明采用驱动液侧扫流、料液侧死端过滤的方式，特别适用于不能采用扫流方式减轻膜污染的料液浓缩；同时，还可省去传统正渗透过程中料液侧的泵，节省了料液侧扫流时所消耗的能量。

Description

一种新型正渗透浓缩方法及装置

技术领域

本发明涉及一种新型正渗透浓缩方法及装置。

背景技术

由于自剩余污泥中提取获得的胞外聚合物(EPS)含水率接近100％，直接使用传统的热风、真空、冷冻、蒸汽等干燥方法浓缩EPS不仅会消耗大量的能源，同时还可能会对EPS造成二次污染。膜分离作为一种绿色分离技术，不会产生额外废物，也无二次污染，在EPS的回收、浓缩方面具有很大的应用前景。微滤、超滤为目前应用最为广泛的膜分离技术之一，常被用于对蛋白质、多糖、淀粉等大分子物质的浓缩，所以现有技术主要是利用超滤、微滤对EPS进行浓缩回收。

剩余污泥中EPS对膜分离的过滤速度、过滤阻抗有着十分重要的影响，且对活性污泥絮凝体的形成有关键作用；回收EPS可实现污泥减量，并改善污泥脱水性能。在微滤、超滤浓缩回收的过程中，膜表面上堆积大颗粒、胶体、高分子等膜污染物质，造成过滤速度减小，成为制约膜分离技术应用的瓶颈问题。

微滤、超滤等外加压力驱动的膜分离方式回收EPS过程中最大的问题就是膜污染严重以及EPS截留回收率低于90％。尽管纳滤与反渗透技术可以获得相对于超滤、微滤较高的EPS回收率，但由于外加驱动力的存在，膜面上形成的滤饼膜污染仍然是其面临的最大问题。这些外加驱动力的膜分离技术，除了存在严重的膜污染现象外，而且运行成本高，还会消耗大量的能源。与外加驱动力方式相比，正渗透不仅EPS截留回收率高，而且具有膜污染小、耐受料液浓度高等优势。

正渗透是利用膜两侧溶液渗透压差，水分子会自发地从低渗透压侧即料液侧流向高渗透压侧即驱动液侧，不需要再外加机械压，因而减少了外加机械压部分所消耗的能耗，而且在无外压时形成的膜污染的附着层多为松散、多孔形式，在进行膜清洗时，水冲洗便容易恢复水通量，不需要再添加其他化学药剂。由于正渗透的膜通量下降缓慢，因此膜清洗频率也会大大减少。同时在正渗透过程中，由于驱动液的渗透压一般都很高，所以正渗透更容易获得浓缩率相对较大的浓缩液。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型正渗透浓缩方法及装置。

本发明的技术方案是这样的：

一种新型正渗透浓缩方法，包括料液装置和驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，其中，所述正渗透膜位于所述料液装置的一侧采用料液侧死端过滤的工作方式，且所述正渗透膜位于所述驱动液装置的一侧采用驱动液侧扫流过滤的工作方式。

一种新型正渗透浓缩装置，其特征在于：包括料液装置以及驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，其中：

所述料液装置包括料液装置本体，所述料液装置本体内设置有第一空腔，所述料液装置本体的一侧面设置为第一安装部，所述第一空腔延伸至所述料液装置本体一侧的第一安装部，所述料液装置本体的一侧面设置有至少一个料液入口，所述料液入口与所述第一空腔相连通；

所述驱动液装置包括驱动液装置本体，所述驱动液装置本体的一侧面设置为第二安装部，所述驱动液装置通过第二安装部和第一安装部的配合与所述料液装置紧固连接，所述驱动液装置本体位于所述第二安装部的侧面设置有第二空腔，所述第二空腔与所述第一空腔对应设置且相连通，且所述第一空腔的深度大于所述第二空腔的深度，所述正渗透膜位于所述第一空腔和第二空腔之间，所述第二空腔的底部设置有至少一个驱动液凹槽，所述驱动液凹槽的底部设置有驱动液出口，所述驱动液出口延伸至所述驱动液装置本体远离所述第二安装部的侧面。

所述料液装置本体的形状为方形，所述料液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～1000mmmm，所述料液装置本体远离所述第一安装部的四角分别设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有第一安装孔，所述第一安装孔延伸至所述第一安装部所在的侧面。

所述料液装置本体中第一安装部所处的平面与所述驱动液装置本体中第二安装部所处的平面相互平行，所述第一空腔的长和宽分别为30～1480mm和20～980mm，且所述第一空腔的深度为2～990mm，所述第二空腔的长和宽分别为30～1480mm和20～980mm，且所述第二空腔的深度为2～290mm。

所述驱动液装置本体的形状为方形，所述驱动液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～300mm，所述驱动液装置本体的四角分别贯穿设置有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔相对应，所述螺栓通过所述第一安装孔和第二安装孔将所述料液装置和驱动液装置紧固连接。

所述料液装置本体上位于所述第一安装部的侧面设置有方形的第一密封凹槽和第二密封凹槽，所述第一密封凹槽和第二密封凹槽均位于所述第一空腔的外侧，所述第二密封凹槽位于所述第一密封凹槽的外侧，所述第一密封凹槽中设置有第一密封圈，所述第二密封凹槽中设置有第二密封圈。

所述驱动液本体上位于所述第二空腔的侧面设置有方行的第三密封凹槽和第四密封凹槽，所述第三密封凹槽与第四密封凹槽均位于所述第二空腔的外侧，且所述第四密封凹槽位于所述第三密封凹槽的外侧。

所述第三密封凹槽与所述第一密封凹槽相对应，且所述第一密封圈分别位于所述第一密封凹槽和第二密封凹槽中，所述第四密封凹槽与所述第二密封凹槽相对应，且所述第二密封圈分别位于所述第二密封凹槽和第四密封凹槽中。

还包括隔板，所述隔板位于所述料液装置本体与所述驱动液装置本体之间，其中，所述隔板的形状为方形，所述隔板上与所述第一空腔和第二空腔相对应的位置设置有开孔区域，所述开孔区域上均匀设置有多个过滤孔。

所述隔板的表面设置为光滑平面，所述正渗透膜设置在所述隔板的开孔区域且位于所述料液装置本体与所述隔板之间。

本发明具有以下优点和有益效果：

1)本发明专利所涉及的方法及装置，采用驱动液侧扫流、料液侧死端的方式，特别适用于不能采用扫流方式减轻膜污染的料液浓缩；因为随着扫流的进行，料液温度上升，可能会使料液(如蛋白质、多糖等高分子)变性；

2)本发明专利所涉及的方法及装置，通过采用驱动液侧扫流、料液侧死端的方式，即只有驱动液侧进行扫流，所以可省去传统正渗透过程中料液侧的泵，同时也节省了料液侧扫流时所消耗的能量；

3)本发明专利所采用的操作方式，从正渗透机理探究实验角度看，由于料液测未扫流，可以更好地探究正渗透过程中料液侧因料液浓缩所带来的膜污染情况；

4)本发明专利所涉及的方法及装置，通过控制实验条件，与超滤、微滤等死端过滤方式的膜污染情况进行对比，以了解相较于外加压力过滤，正渗透膜污染较轻的特性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中料液装置的立体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中料液装置的仰视结构示意图。

图3为图2中A-A方向的剖视结构示意图。

图4为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中料液装置的侧视结构示意图。

图5为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中料液装置的俯视结构示意图。

图6为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中驱动液装置的立体结构示意图。

图7为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中驱动液装置的俯视结构示意图。

图8为图7中B-B方向的剖视结构示意图。

图9为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置的一种实施例的剖视结构示意图。

图10为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置的另一种实施例的剖视结构示意图。

图11为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置中隔板的俯视结构示意图。

图12为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置在死端方式下水通量J_w随过滤时间的变化曲线。

图13为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置在死端方式下归一化水通量J_w/J₀随过滤时间的变化曲线。

图14为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置在死端与扫流过滤方式下水通量J_w随过滤时间的变化曲线。

图15为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置在有无隔板以及是否考虑隔板开孔率时水通量J_w随过滤时间的变化曲线。

图16为本发明实施例提供的新型正渗透浓缩装置在使用隔板且在钙离子作用下水通量J_w随过滤时间的变化曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩方法，包括料液装置和驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，其中，所述正渗透膜位于所述料液装置的一侧采用料液侧死端过滤的工作方式，且所述正渗透膜位于所述驱动液装置的一侧采用驱动液侧扫流过滤的工作方式；即将常规的正渗透膜两侧均为扫流过滤的方式，转变为料液装置的一侧采用料液侧死端过滤的方式以及驱动液装置的一侧采用驱动液侧扫流过滤的方式，这种方式的有益之处为：料液侧(即料液装置的一侧)无需设置扫流，省去扫流消耗能源；另外，针对不能采用扫流方式的试料，如因扫流带来温度升高，使料液中蛋白质变性、高分子水解等，尤其凸显优势。

如图1至图16所示：为本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，该装置新型正渗透浓缩装置包括料液装置100以及驱动液装置200，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜300，其中：

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，所述料液装置100包括料液装置本体101，所述料液装置本体101内设置有第一空腔102，所述料液装置本体101的一侧面设置为第一安装部103，所述第一空腔102延伸至所述料液装置本体101一侧的第一安装部103，所述料液装置本体101的一侧面设置有至少一个料液入口106，所述料液入口106与所述第一空腔102相连通。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，所述驱动液装置200包括驱动液装置本体201，所述驱动液装置本体201的一侧面设置为第二安装部202，所述驱动液装置200通过第二安装部202和第一安装部103的配合与所述料液装置100紧固连接，所述驱动液装置本体201位于所述第二安装部202的侧面设置有第二空腔203，所述第二空腔203与所述第一空腔102对应设置且相连通，且所述第二空腔203的深度大于所述第一空腔102的深度，所述正渗透膜300位于所述第一空腔102和第二空腔203之间，所述正渗透膜300设置在所述定位凹槽203中，所述定位凹槽203的底部设置有至少一个驱动液凹槽204，所述驱动液凹槽204的底部设置有驱动液出口205，所述驱动液出口205延伸至所述驱动液装置本体201远离所述第二安装部202的侧面。

所述料液装置本体101的形状为方形，所述料液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～1000mm，具体的，所述料液装置本体101的长、宽和高可分别选择为150mm、100mm和68mm，所述料液装置本体101远离所述第一安装部103的四角分别设置有安装凹槽104，所述定位凹槽104中设置有第一安装孔105，所述第一安装孔105延伸至所述第一安装部103所在的侧面。

所述料液装置本体101中第一安装部103所处的平面与所述驱动液装置本体201中第二安装部202所处的平面相互平行，所述第一空腔的长和宽可分别选择为30～1480mm和20～980mm，且所述第一空腔的深度可选择为2～990mm，所述第二空腔的长和宽可分别选择为30～1480mm和20～980mm，且所述第二空腔的深度可选择为2～290mm，具体的，所述第一空腔102的长和宽可分别选择为90mm和45mm，且所述第一空腔102的深度可选择为50mm，所述第二空腔203的长和宽可分别选择为90mm和45mm，且所述第二空腔203的深度可选择为2.3mm。

所述驱动液装置本体201的形状为方形，所述驱动液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～300mm，具体的，所述驱动液装置本体201的长、宽和高可分别选择为150mm、100mm和30mm，所述驱动液装置本体201的四角分别设置有第二安装孔206，所述第二安装孔206与所述第一安装孔105相对应，所述螺栓通过所述第一安装孔105和第二安装孔206将所述料液装置100和驱动液装置200紧固连接。通过上述设计，方便料液装置100和驱动液装置200之间的组装以及后期的维护；同时，方便对料液装置100与驱动液装置200之间安装的正渗透膜300的清洗和维护。

所述料液装置本体101上位于所述第一安装部的侧面设置有方形的第一密封凹槽107和第二密封凹槽108，所述第一密封凹槽和第二密封凹槽均位于所述第一空腔102的外侧，所述第二密封凹槽108位于所述第一密封凹槽107的外侧，所述第一密封凹槽107中设置有第一密封圈(图中未示出)，所述第二密封凹槽108中设置有第二密封圈(图中未示出)。通过上述设计，也即通过设置的第一密封圈和第二密封圈，可使料液装置100和驱动液装置200之间的结合更加紧密，从而使料液装置100与驱动液装置200之间的密封性能得到进一步的提升。

所述驱动液本体201上位于所述定位凹槽203的侧面设置有方形的第三密封凹槽207和第四密封凹槽208，所述第三密封凹槽207与第四密封凹槽208均位于所述第二空腔203的外侧，且所述第四密封凹槽208位于所述第三密封凹槽207的外侧。同时，所述第三密封凹槽207与所述第一密封凹槽107相对应，且所述第一密封圈分别位于所述第一密封凹槽107和第二密封凹槽207中，所述第四密封凹槽208与所述第二密封凹槽108相对应，且所述第二密封圈分别位于所述第二密封凹槽和108第四密封凹槽208中。通过设置的第一密封凹槽107和第三密封凹槽207，可将第一密封圈牢固地固定在上述第一密封凹槽107和第三密封凹槽207中；同时，通过设置的第二密封凹槽108和第四密封凹槽208，可将第二密封圈牢固地固定在所述第二密封凹槽108和第四密封凹槽208，进而提高料液装置100与驱动液装置200之间的密封性能，从而提高正渗透的效率。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，还包括隔板400，所述隔板400位于所述料液装置本体101与所述驱动液装置本体201之间，其中，所述隔板400的形状为方形，所述隔板400上与所述第一空腔102和第二空腔203相对应的位置设置有开孔区域401，所述开孔区域401上均匀设置有多个过滤孔402，所述隔板400的表面设置为光滑平面，所述正渗透膜300设置在所述隔板400的开孔区域401且位于所述料液装置本体101与所述隔板400之间。同时，所述隔板400上四周与所述第一安装孔105和第二安装孔206相对应的位置设置有第三安装孔403，所述隔板400通过第三隔板403，与所述料液装置100以及驱动液装置200紧固连接，安全可靠性得到一定程度提升。

参考死端超滤膜过滤装置，根据正渗透的工作原理，本发明提供一种新型正渗透浓缩装置，也即死端正渗透实验装置，该装置依据驱动液侧扫流、料液侧死端的工作方式设计而成。由于料液侧采用死端过滤方式，料液侧的第一腔体要有足够的空间用来装纳实验样品，以避免实验过程中因添加样品而引起的误差。

实施例1：膜朝向的影响

为了观察死端正渗透装置是否能达到浓缩回收胞外聚合物(EPS)的目的，以藻酸钠(SA)作为模拟EPS，将正渗透膜的活性层分别朝向料液侧和驱动液侧进行实验；以探究死端过滤方式下，膜朝向对水通量下降的影响。图12显示了死端方式下水通量J_w随过滤时间的变化曲线，其中CTA-DS表示正渗透膜的活性层朝向驱动液侧，CTA-FS表示正渗透膜的活性层朝向料液侧。由图可知，不管膜的活性层朝向那一侧，其水通量都有一定程度的下降，有研究表明，SA造成膜污染的决定性因素是滤饼层的形成，因为滤饼层会引起浓差极化现象，而浓差极化会使得膜表面实际的渗透压升高，从而使得膜两侧的有效渗透压差降低，导致水通量下降的更快。同时发现当膜的活性层朝向驱动液侧时，初始水通量要高于活性层朝向料液侧，且其料液浓缩速率高于朝向料液侧时的浓缩速率。因为在正渗透过程中，不管是否有无外加压力作用，理论上水通量应该与膜两侧溶液的渗透压差成正比。但在实际过程中，由于浓差极化的存在，水通量下降情况复杂得多。因为在浓差极化的影响下，会使得溶液的有效驱动力要小于主体溶液的理论渗透压差，从而导致水通量小于理论值。在CTA-DS方式中，水以及溶质会在多孔支撑层中扩散，从而导致沿着活性层的内表面形成了一层极化层，也即形成了浓缩型的内浓差极化。但是在CTA-FS方式时，水渗透通过活性层，使得支撑层中驱动液得到了稀释，形成了稀释型的内浓差极化。在CTA-FS方式中，由于驱动液侧的溶质浓度较高，其对溶质稀释所形成的稀释型内浓差极化而引起有效驱动力的下降程度要大于CTA-DS中原料液形成的浓缩型内浓差极化，因此CTA-DS方式中水通量更大。从整体上分析，当活性层朝向驱动液侧时，不管是初始水通量，还是料液浓缩速率均比朝向料液侧时的效果要好。

为了更好的表征正渗透膜活性层的朝向对水通量的影响，以水通量/初始水通量(J_w/J₀)表征水通量下降速率，图13显示了J_w/J₀随时间的变化。由图可知，当膜的活性层朝向驱动液侧时，水通量下降速率要高于朝向料液侧时，结合图12，当膜的活性层朝向驱动液侧(CTA-DS)时，虽然其初始水通量高于朝向料液侧时，但其水通量下降速率更快，这可能与正渗透膜本身的性质有关。因为正渗透膜两侧结构是不对称的，而活性层膜表面的孔径要小于支撑层的孔径，有机污染物会进入支撑层，并且留在支撑层内部的孔隙中。因此，在CTA-DS方式中容易造成内膜污染。又因为支撑层的比较表面粗糙，而活性层的表面较光滑，与之相比，支撑层表面由于能提供更多的表面积，所以更容易附着污染物。另外，造成CTA-DS方式中膜污染可能还有增强的内浓度极化的因素，当SA在支撑层中浓缩时，料液侧的浓缩内浓差极化增强，使得活性层上的渗透压差降低，从而导致水通量的下降。因此，探究Ca²⁺浓度对水通量下降的影响时，选择活性层朝向料液侧。

实施例2：料液侧死端与扫流方式对比

以SA作为模拟胞外聚合物，来探究死端过滤和扫流过滤方式对水通量下降的影响。图14显示了死端与扫流过滤方式下水通量随过滤时间的变化曲线。由图可知，与扫流方式时相比，死端方式下正渗透膜的水通量下降的更快，原因是扫流方式时，由于正渗透膜表面不断被扫流，污染物不易在正渗透膜表面积累，形成的污垢层较死端方式时更薄且疏松，因此，在同等条件下，扫流方式时正渗透膜的水通量下降速度要小。

实施例3：隔板的影响

采用上述死端过滤正渗透装置，由于只有驱动液侧进行扫流，且扫流速度较大，观察到正渗透膜向料液侧拱起，使得实际过滤面积增大(大于40.5cm²)，而且在有效正渗透膜过滤面积增加的同时，由于水流的冲击作用，膜孔增大，故实际水通量将增加，从而影响正渗透膜污染的评价。另外，正渗透膜冲起拉伸也将降低膜的使用寿命，因此，为了消除正渗透膜拱起的影响，采用设置隔板的方法，如图10和图11所示，隔板的表面为光滑面，可以保证正渗透膜铺在上面受压不受损，隔板的厚度为0.8mm，隔板的外边尺寸为150mm*100mm，隔板的开孔区域的尺寸为90mm*45mm，隔板的过滤孔的孔径为3mm，相邻过滤孔的间距(圆心)为5mm。

将隔板设置在料液装置的第一空腔中，正渗透膜放置在隔板上，隔板的开孔面积为11.2cm²，驱动液侧扫流，以SA作为模拟高分子进行实验。由于正渗透膜与隔板间可能存在空隙，故分两种情况对结果进行讨论，即不考虑隔板开孔率，也即有效过滤面积为40.5cm²；考虑隔板开孔率，也即有效过滤面积为隔板的开孔面积11.2cm²。图15显示了在有无隔板，是否考虑隔板开孔率时水通量随过滤时间的变化曲线。由图可知，当不考虑隔板开孔率(●点与△点)时，此时SA溶液与正渗透膜的接触面积均为40.5cm²(不考虑因正渗透膜拱起而引起的有效过滤面积增大的影响)，两者初始水通量相差不多，表明过滤初期隔板的存在几乎不影响水通量；但随着过滤的进行，有隔板存在时水通量下降的更快，5h时，水通量下降了90％，可能由于SA膜污染物质在正渗透膜与隔板间空隙累积，直至真实过滤为隔板的开孔面积11.2cm²，故而过滤速度下降更迅速。当考虑隔板开孔率(○点)时，有效过滤面积即为隔板的开孔部分面积11.2cm²，初始水通量达到了40L/(m²·h)，增加的倍数恰好对应于过滤面积的减小，同样，水通量下降较快，应证了膜污染物质在正渗透膜与隔板间空隙累积的结论。

实施例4：添加钙离子的影响

超滤、微滤浓缩回收EPS的过程中，添加高价金属离子可以减轻膜污染，因此，本实施例调查有隔板时钙离子作用减轻膜污染。以SA作为模拟EPS，进行了添加钙离子下正渗透实验。图16显示了使用隔板时不同钙离子浓度下水通量J_w随过滤时间的变化曲线(考虑隔板开孔率的影响)。由图可知，无论是否添加钙离子，实验初期水通量均急剧下降，1小时后水通量自40L/(m²·h)降至10L/(m²·h)以下；随着钙离子浓度的增加，水通量增加，但不影响水通量下降的趋势。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，相较于传统正渗透技术，只需驱动液侧扫流，所以可以减少料液侧扫流用泵消耗的能量。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，其不仅适用于藻酸盐、胞外聚合物，也可用于食品行业诸如果汁、蛋白质、多糖、乳液等的浓缩。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，可以更好地探究正渗透过程中膜污染，并可与外加压力驱动膜分离诸如超滤、微滤进行对比，确定膜污染较小的特性。

本发明实施例提供的一种新型正渗透浓缩装置，其不局限于所举实施例，其他原理相同的过程亦属于保护范围。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种新型正渗透浓缩方法，其特征在于，包括料液装置和驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，其中，所述正渗透膜位于所述料液装置的一侧采用料液侧死端过滤的工作方式，且所述正渗透膜位于所述驱动液装置的一侧采用驱动液侧扫流过滤的工作方式。

2.一种新型正渗透浓缩装置，其特征在于：包括料液装置以及驱动液装置，所述料液装置与所述驱动液装置通过螺栓紧固连接，所述料液装置与所述驱动液装置相结合的位置设置有正渗透膜，其中：

3.根据权利要求2所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述料液装置本体的形状为方形，所述料液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～1000mmmm，所述料液装置本体远离所述第一安装部的四角分别设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有第一安装孔，所述第一安装孔延伸至所述第一安装部所在的侧面。

4.根据权利要求2所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述料液装置本体中第一安装部所处的平面与所述驱动液装置本体中第二安装部所处的平面相互平行，所述第一空腔的长和宽分别为30～1480mm和20～980mm，且所述第一空腔的深度为2～990mm，所述第二空腔的长和宽分别为30～1480mm和20～980mm，且所述第二空腔的深度为2～290mm。

5.根据权利要求3所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述驱动液装置本体的形状为方形，所述驱动液装置本体的长、宽和高分别为50～1500mm、40～1000mm和10～300mm，所述驱动液装置本体的四角分别贯穿设置有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔相对应，所述螺栓通过所述第一安装孔和第二安装孔将所述料液装置和驱动液装置紧固连接。

6.根据权利要求2所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述料液装置本体上位于所述第一安装部的侧面设置有方形的第一密封凹槽和第二密封凹槽，所述第一密封凹槽和第二密封凹槽均位于所述第一空腔的外侧，所述第二密封凹槽位于所述第一密封凹槽的外侧，所述第一密封凹槽中设置有第一密封圈，所述第二密封凹槽中设置有第二密封圈。

7.根据权利要求6所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述驱动液本体上位于所述第二空腔的侧面设置有方行的第三密封凹槽和第四密封凹槽，所述第三密封凹槽与第四密封凹槽均位于所述第二空腔的外侧，且所述第四密封凹槽位于所述第三密封凹槽的外侧。

8.根据权利要求7所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述第三密封凹槽与所述第一密封凹槽相对应，且所述第一密封圈分别位于所述第一密封凹槽和第二密封凹槽中，所述第四密封凹槽与所述第二密封凹槽相对应，且所述第二密封圈分别位于所述第二密封凹槽和第四密封凹槽中。

9.根据权利要求2所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，还包括隔板，所述隔板位于所述料液装置本体与所述驱动液装置本体之间，其中，所述隔板的形状为方形，所述隔板上与所述第一空腔和第二空腔相对应的位置设置有开孔区域，所述开孔区域上均匀设置有多个过滤孔。

10.根据权利要求9所述的新型正渗透浓缩装置，其特征在于，所述隔板的表面设置为光滑平面，所述正渗透膜设置在所述隔板的开孔区域且位于所述料液装置本体与所述隔板之间。