CN112456606A - 一种平板式正渗透浓缩装置 - Google Patents

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CN112456606A CN202011389167.3A CN202011389167A CN112456606A CN 112456606 A CN112456606 A CN 112456606A CN 202011389167 A CN202011389167 A CN 202011389167A CN 112456606 A CN112456606 A CN 112456606A
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俞海英
金水玉
胡鉴耿
付晓靖
金可勇
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Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种平板式正渗透浓缩装置。本发明是通过在装置的最外面采用一对夹紧钢板夹紧，紧贴着夹紧钢板的是一对配水板，在配水板往里至少放置一组膜组，一组膜组是由一张正渗透膜和一张隔板组成；在一对配水板分布设置有原料进口、原料出口、汲取液进口和汲取液出口。本发明的优点是具有较高的渗透功效，具有较小的分子量以便能产生较高的渗透压；它应具有无毒性，在产水中能够安全存在；它与正渗透膜应该具有化学兼容性，即它不会与膜发生化学反应，且不会将膜降解；在制备饮用水的过程中，它应该能方便且经济的与渗透水进行分离并且能够重复使用。

Description

一种平板式正渗透浓缩装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种平板式正渗透浓缩装置。
背景技术
正渗透(Forwardosmosis，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。正渗透膜分离技术相对于外加压力驱动的膜分离技术最显著的特点就是不需要外加压力或者在很低的外加压力下运行，而且膜污染情况相对较轻，能够持续长时间的运行而不需要清洗。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。本文综述了正渗透膜分离技术的基本原理、影响因素以及国际上的应用研究现状，并展望了未来该领域的研究方向。
正渗透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)一侧区域的过程。不同于反渗透过程，正渗透过程的驱动力是渗透压，而非外加压力。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(Feedsolution)，另一种为具有较高渗透压的驱动液(Drawsolution)，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一侧。从图1还可看出，当对渗透压高的一侧溶液
施加一个小于渗透压差(Δπ)的外加压力(ΔP)时，水仍然会从原料液压一侧流向驱动液一侧，这种过程叫做压力阻尼渗透 (Pressure-retardedosmosis，PRO)。压力阻尼渗透的动力仍然是渗透压，因此它也是一种正渗透过程。相反，当外加压力(ΔP)大于渗透压压差(Δπ)时，水会从渗透压较高的驱动液一侧流向渗透压较低的原料液一侧，这种过程则是我们通常所说的反渗透。
驱动液是正渗透过程顺利进行的关键组成部分，驱动液应具有比原料液更高的渗透压，以便能够产生渗透压差，为正渗透过程提供驱动力。用作驱动液的溶质叫做驱动溶质，最理想的驱动溶质应该具备以下条件：(1)它应该具有较高的渗透功效，即它在水中应该具有较高的溶解度，以及它应该具有较小的分子量以便能产生较高的渗透压；(2)它应具有无毒性，在产水中能够安全存在；(3)它与正渗透膜应该具有化学兼容性，即它不能与膜发生化学反应，且不能将膜降解；(4)在制备饮用水的过程中，它应该能方便且经济的与渗透水进行分离并且能够重复使用。纵观对正渗透膜分离过程的研究历史，如何选取合适的驱动液一直是研究的重要课题。
现有的正渗透装置基本上都是采用卷式或中空纤维式，但这些方式都不能更换膜片，我们基于这些情况，提出可以更换膜片、可以错流与逆流运行模式的平板式正渗透浓缩装置。
发明内容
本发明的主要目的是开发一种平板式正渗透浓缩装置。
本发明通过下述技术方案得以实现的：
一种平板式正渗透浓缩装置，其特征在于装置的最外面采用一对夹紧钢板夹紧，紧贴着夹紧钢板的是一对配水板，在配水板往里至少放置一组膜组，一组膜组是由一张正渗透膜和一张隔板组成；在一对配水板分布设置有原料进口、原料出口、汲取液进口和汲取液出口。在装置中，可重复叠装10-1200对隔板与正渗透膜，最后再加一张配水板与夹紧钢板组装成一台正渗透组器；
作为优选，上述一种平板式正渗透浓缩装置的原料进口、汲取液出口分别两块配水板的上部；原料出口、汲取液进口分别位于两块配水板的下部，可充分利用液体的自重、以节省能耗。
作为优选，上述一种平板式正渗透浓缩装置的隔板采用厚度为0.5-1.0毫米的纯PP隔板。
作为优选，上述一种平板式正渗透浓缩装置的夹紧钢板采用厚度为100-300 毫米的加强钢板，锁紧螺栓采用M18-M30的SS304或SS316L不锈钢材料。
在本申请中，一种平板式正渗透浓缩装置的正渗透膜片采用将聚砜支撑膜直接浸入到均苯三胺溶液中，与均苯三甲酰氯溶液进行单面界面聚合反应，在空气中阴干5-8分钟，再在70-80℃下处理5-10分钟的热处理，在40-50℃的水中漂洗5-10分钟得到复合膜。再把复合膜浸入到氯仿液体中溶解聚砜支撑膜得到均相正渗透膜。
一种平板式正渗透浓缩装置的原料浓度为0.1-10％，汲取液浓度为15-20％的氯化钠溶液。
有益效果：本发明的装置可以具有较高的渗透功效，即它在水中应该具有较高的溶解度，以及它应该具有较小的分子量以便能产生较高的渗透压；它应具有无毒性，在产水中能够安全存在；它与正渗透膜应该具有化学兼容性，即它不会与膜发生化学反应，且不会将膜降解；在制备饮用水的过程中，它应该能方便且经济的与渗透水进行分离并且能够重复使用。
附图说明
图1本发明装置的结构示意图
图2平板式正渗透浓缩装置的原理示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施作具体说明：
实施例1
如图1所示装置结构，正渗透膜片采用将聚砜支撑膜直接浸入到均苯三胺溶液中，与均苯三甲酰氯溶液进行单面界面聚合反应，在空气中阴干6分钟，再在 75℃下处理8分钟的热处理，在46℃的水中漂洗8分钟得到复合膜。再把复合膜浸入到氯仿液体中溶解聚砜支撑膜得到均相正渗透膜；正渗透隔板采用厚度为 0.7毫米的纯PP隔板；正渗透压紧装置采用厚度为200毫米的加强钢板，锁紧螺栓采用M24的SS304不锈钢材料；组装方式采用夹紧钢板1起步，一张配水板 2，一张1号隔板4、一张正渗透膜3、一张2号隔板4、一张正渗透膜3，重复叠装100对隔板与正渗透膜，最后再加一张配水板2与夹紧钢板1组装成一台正渗透组器；在一对配水板2上分布设置有原料进口5、原料出口6、汲取液进口 7和汲取液出口8，其中原料进口5、汲取液出口8分别两块配水板的上部；原料出口6、汲取液进口7分别位于两块配水板的下部。
利用本实施例的装置，对原料浓度为1％，汲取液浓度为18％的氯化钠溶液。原料液采用上进下出，汲取液采用下进上出的错流方式进行正渗透过程，如图2 所示，经正渗透装置后，料液从1％浓缩到了15％，处理量达到30L/h。
实施例2
正渗透膜片采用将聚砜支撑膜直接浸入到均苯三胺溶液中，与均苯三甲酰氯溶液进行单面界面聚合反应，在空气中阴干5分钟，再在70℃下处理10分钟的热处理，在50℃的水中漂洗10分钟得到复合膜。再把复合膜浸入到氯仿液体中溶解聚砜支撑膜得到均相正渗透膜；正渗透隔板采用厚度为0.9毫米的纯PP隔板；正渗透压紧装置采用厚度为100毫米的加强钢板，锁紧螺栓采用M30的 SS316L不锈钢材料；组装方式采用夹紧钢板1起步，一张配水板2，一张1号隔板4、一张正渗透膜3、一张2号隔板4、一张正渗透膜3，重复叠装400对隔板与正渗透膜，最后再加一张配水板2与夹紧钢板1组装成一台正渗透组器；在一对配水板2上分布设置有原料进口5、原料出口6、汲取液进口7和汲取液出口 8，其中原料进口5、汲取液出口8分别两块配水板的上部；原料出口6、汲取液进口7分别位于两块配水板的下部。原料浓度为2％，汲取液浓度为20％的氯化钠溶液。原料液采用上进下出，汲取液采用下进上出的错流方式进行正渗透过程，经正渗透装置后，料液从2％浓缩到了18％，处理量达到70L/h。
实施例3
正渗透膜片采用将聚砜支撑膜直接浸入到均苯三胺溶液中，与均苯三甲酰氯溶液进行单面界面聚合反应，在空气中阴干8分钟，再在80℃下处理5分钟的热处理，在46℃的水中漂洗10分钟得到复合膜。再把复合膜浸入到氯仿液体中溶解聚砜支撑膜得到均相正渗透膜；正渗透隔板采用厚度为0.75毫米的纯PP 隔板；正渗透压紧装置采用厚度为300毫米的加强钢板，锁紧螺栓采用M30的 SS304不锈钢材料；组装方式采用夹紧钢板1起步，一张配水板2，一张1号隔板4、一张正渗透膜3、一张2号隔板4、一张正渗透膜3，重复叠装1200对隔板与正渗透膜，最后再加一张配水板2与夹紧钢板1组装成一台正渗透组器；在一对配水板2上分布设置有原料进口5、原料出口6、汲取液进口7和汲取液出口8，其中原料进口5、汲取液出口8分别两块配水板的上部；原料出口6、汲取液进口7分别位于两块配水板的下部。原料浓度为0.5％，汲取液浓度为20％的氯化钠溶液。原料液采用上进下出，汲取液采用下进上出的错流方式进行正渗透过程，经正渗透装置后，料液从0.5％浓缩到了18％，处理量达到400L/h。

Claims (4)

1.一种平板式正渗透浓缩装置，其特征在于装置的最外面采用一对夹紧钢板(1)夹紧，紧贴着夹紧钢板(1)的是一对配水板(2)，在配水板(2)往里至少放置一组膜组，一组膜组是由一张正渗透膜(3)和一张隔板(4)组成；在一对配水板(2)上分布设置有原料进口(5)、原料出口(6)、汲取液进口(7)和汲取液出口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种平板式正渗透浓缩装置，其特征在于，原料进口(5)、汲取液出口(8)分别两块配水板的上部；原料出口(6)、汲取液进口(7)分别位于两块配水板的下部。
3.根据权利要求1所述的一种平板式正渗透浓缩装置，其特征在于，隔板(4)采用厚度为0.5-1.0毫米的纯PP隔板。
4.根据权利要求1所述的一种平板式正渗透浓缩装置，其特征在于，夹紧钢板(1)采用厚度为100-300毫米的加强钢板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113522031A (zh) * 2021-08-13 2021-10-22 厦门安力克膜科技有限公司 一种电渗析膜堆组器

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