"摘　要：滲透（osmosis）是一種僅依靠滲透壓驅(qū)動的分離過程,基于滲透現(xiàn)象發(fā)展起來的正滲透膜分離技術,目前該技術在國際都得到了廣泛的應用。本文章綜述了水處理中正滲透膜分離技術應用過程的基本原理、應用現(xiàn)狀以及水處理正滲透膜分離技術的應用領域,并對未來水處理中正滲透膜分離技術的應用方向提出了展望。希望在未來其技術能得到更加廣泛的應用與發(fā)展。
關鍵詞：正滲透 ?應用 水處理 ?膜分離技術
一、前言
?20世紀60年代起，對膜分離技術從實驗室研究已經(jīng)進入到了工業(yè)行業(yè)的實際應用，直至現(xiàn)在，它已應用到水處理，食品加工，制藥工程，醫(yī)學以及能源等不同的領域。正滲透(Forward osmosis，F(xiàn)O)是一種不需外加壓力做驅(qū)動力，而僅依靠滲透壓驅(qū)動的膜分離過程。正滲透膜分離技術與外加壓力驅(qū)動的膜分離技術最大的區(qū)別就是正滲透膜分離技術不需要外加壓力或在較低的外加壓力下運行，并且膜污染情況相對較輕，在持續(xù)長時間運行后無需清洗。水處理中正滲透膜分離技術目前在國際上諸如美國、新加坡、歐洲等國家和地區(qū)已得到大量研究和應用。
二、水處理中正滲透膜分離技術的基本原理
正滲透是濃度驅(qū)動型的膜過程,它依靠選擇性滲透膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動力來自發(fā)的實現(xiàn)水在膜中的傳遞。也就是指水從較高水化學勢(或較低滲透壓)一側(cè)區(qū)域通過選擇透過性膜流向較低水化學勢(或較高滲透壓)—側(cè)區(qū)域的過程。在具有選擇透過性膜的兩側(cè)分別放置兩種具有不同滲透壓的溶液，一種為具有較低滲透壓的原料液(Feed solution)，另一種為具有較高滲透壓的驅(qū)動液(Draw solution)，正滲透正是應用了膜兩側(cè)溶液的滲透壓差作為驅(qū)動力，才使得水能自發(fā)地從原料液一側(cè)透過選擇透過性膜到達驅(qū)動液—側(cè)。當對滲透壓高的一側(cè)溶液施加一個小于滲透壓差的外加壓力的時候，水仍然會從原料液壓一側(cè)流向驅(qū)動液—側(cè)，這種過程叫做壓力阻尼滲透(Pressure-retarded osmosis，PRO)。壓力阻尼滲透的驅(qū)動力仍然是滲透壓，因此它也是一種正滲透過程。水處理中正滲透膜分離技術應用正是基于這種原理。
三、水處理正滲透膜分離技術應用現(xiàn)狀
正滲透膜過程，具有三低優(yōu)勢，即低壓操作，低能耗和低污染，在水處理領域已得到了一定的應用。但是國內(nèi)并不多見其應用報道，所以說應用不是很多，盡管如此，這一技術仍然具有很大的應用價值和光明的應用前景。如果要大范圍普及正滲透膜分離技術，仍需做很多努力。包括了我國對正滲透膜分離技術研究不多，特別是在水處理應用上缺乏經(jīng)驗參數(shù)，這需要進行大量的實驗，從而積累經(jīng)驗；目前所擁有的正滲透膜性能太低，品種不全、不優(yōu)；缺少既經(jīng)濟又高效的汲取液體系和汲取液再濃縮途徑。
鑒于水處理正滲透膜分離技術仍存在比較多的問題，在今后的研究和應用方面應該從這些方面的著手突破，極大推動正滲透技術在水處理中的廣泛應用，以促進新一代水處理工藝的高效發(fā)展。總之，對水處理正滲透膜分離技術的研究，都應該圍繞如何提高正滲透過程的水回收率、如何提高正滲透過程中的分離效率、以及如何降低正滲透過程的運行成本等方面進行。
四、水處理中正滲透膜分離技術應用領域
?正滲透膜分離技術最初在工業(yè)廢水處理的應用是在20世紀70年代，研究者為了在低能量消耗下濃縮工業(yè)廢水中存在的重金屬，采用了正滲透分離過程，實驗的結(jié)果顯示水通量比預期的偏低，研究雖然被迫中止，但是他們的研究成果為正滲透膜的研究發(fā)展奠定了基礎。盡管目前依靠滲透壓驅(qū)動的正滲透膜分離技術的應用范圍，并沒有達到各種依靠外加壓力驅(qū)動的膜分離技術應用那么普及，但是它已在諸如水處理、食品加工工程、醫(yī)藥學、生物工程及能源等領域得到了應用，在水處理中，正滲透膜分離技術已經(jīng)被大量應用在污水處理，水質(zhì)凈化，海水淡化以及廢水回用等方面。
（一）在水質(zhì)凈化方面的應用
　1 水質(zhì)凈化的過程需要對水進行處理和循環(huán)利用。水是生命之源，在人類探索太空的歷程中需要提供安全的水，這是太空任務過程中的關鍵問題之一。太空任務中進行水質(zhì)凈化首先要對水進行回收，可回收的水源包括日常用水，尿液以及濕冷空氣中水分。美國針對太空任務開發(fā)了直接滲透濃縮系統(tǒng)，即DOC系統(tǒng)對太空任務中的水處理和循環(huán)利用。DOC系統(tǒng)預處理存在兩個子系統(tǒng)，一個是正滲透過程，另一個是正滲透與膜蒸餾結(jié)合過程（用于分離尿素和尿酸類物質(zhì)），采用氯化鈉驅(qū)動溶液將廢水濃縮后，利用反滲透從稀釋的汲取液中分離得到純凈水。
2 ?水處理正滲透技術商業(yè)化應用。從臟水中提取干凈的飲用水，是由正滲透膜做成一個密封的包，里面有可以食用的汲取溶液（包括糖類和飲料粉未）。當把這個密封的膜包放入臟水中時，水在滲透壓作用下擴散進入膜包，稀釋后的汲取溶液便是可飲用水。但是由于這一過程不需要外加壓力或者是驅(qū)動力，提取的水沒有受生物和外在有機物的污染，所以這種方法比較適用于野外救生和軍事方面。
（二）在海水淡化方面的應用
利用海水淡化技術從海水中制取飲用水已成為當代取得淡水的一種重要捷徑。利用正滲透技術進行海水淡化最早可追溯到上世紀六七十年代。但是由于膜和驅(qū)動溶液等核心問題沒有解決，絕大部分技術薄弱，可行性低，而且傳統(tǒng)能源價格較低，正滲透方法在學術和工業(yè)界都無法與反滲透技術相提并論。近年來，由于能源與環(huán)境問題越來越突顯，研究者對于正滲透膜技術處理海水淡化的進一步探索，證明該技術已經(jīng)進入了中試階段。
（三）在廢水處理方面的應用
　　正滲透膜在廢水處理中的應用，大多時候是起著濃縮污染物的作用，它并不是最終處理過程，但卻是一個高效率的前處理過程。正滲透膜在廢水處理應用方面包括生活廢水與工業(yè)廢水的處理。采用正滲透膜進行廢水處理先后經(jīng)歷了序批式系統(tǒng)，以商業(yè)化的醋酸纖維RO膜為膜單元，以合成海水為汲取液，來濃縮含低濃度銅或鉻離子的水，但這一方法并不理想；采用了中試規(guī)模的FO系統(tǒng)用于濃縮垃圾滲濾液。并證明是一種比較理想的處理方法；正滲透膜生物反應器膜生物反應器（MBR）是膜分離技術與生物技術有機結(jié)合的新型水處理技術，并被稱為是最有前途的廢水處理新技術之一。
五、結(jié)語
?正滲透方法在許多行業(yè)上仍然處于探索性階段，如何解決在應用與實際當中的關鍵性技術難題，是正滲透技術能夠得到廣泛應用的關鍵所在。水處理正滲透膜分離技術雖然已經(jīng)得到了廣泛的應用，但是由于經(jīng)驗的缺乏，參數(shù)不足，各項技術的不到位，仍舊需要做很多方面的努力。但是作為一種潛在的水純化和淡化新興技術,國際上正對正滲透進行著全方位、多角度、深層次的理論研究和實踐探索。由于正滲透過程本身存在著能耗低、分離過程簡單等諸多潛在優(yōu)勢，相信隨著研究的深人，它在今后必將得到更加廣泛的應用與發(fā)展。
參考文獻：
[1]任建新，膜分離技術及其應用. 化學工業(yè)出版社，2003.(12).
[2]周柏清,全膜水處理技術.中國電力出版社,2006.(11).
[3]彭躍蓮，膜技術前沿及工程應用.中國紡織出版社，2009.(10).
[4]Cath，T.Y.，A.E. Childress，and M. Elimelech.Forward osmosis: Principles，applications，and recent developments. J.Membr. Sci.，2006,281: 70-87.
[5]Gerstandt，K.，et al.Membrane processes in energy supply for an osmotic power plant. Desalination，2008,224: 64-70."