正滲透分離方法、聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用及回收方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種正滲透分離方法、聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用及回收方法。聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用包括，將聚苯乙烯磺酸鈉應(yīng)用于正滲透過(guò)程中作為汲取溶質(zhì)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中汲取溶質(zhì)普遍存在的滲透壓低、反滲嚴(yán)重、回收困難，有毒以及與膜兼容性不好等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】正滲透分離方法、聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用及回收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種正滲透分離方法、聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用 及回收方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種低能耗、低污染、高截留率的新興技術(shù)，正滲透（ForwardOsmosis,FO)近 年來(lái)已引起了研宄者的普遍關(guān)注。它利用自然界普遍存在的滲透壓差，通過(guò)半透膜將原料 液側(cè)的水汲取到汲取液一側(cè)，然后通過(guò)一定的技術(shù)手段將產(chǎn)品水從稀釋的汲取液中分離出 來(lái)。
[0003] FO技術(shù)在海水/苦咸水脫鹽、工業(yè)廢水、污水資源化、食品加工，動(dòng)力發(fā)電等領(lǐng)域 具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。FO膜和汲取液是正滲透過(guò)程的兩大核心，許多人致力于FO膜的開發(fā) 研宄，對(duì)合適汲取液的選取及回收方法卻鮮有關(guān)注。FO過(guò)程中汲取溶質(zhì)的反向滲透以及將 汲取溶質(zhì)從稀釋的汲取液中回收再利用過(guò)程產(chǎn)生的高能耗是制約整個(gè)FO技術(shù)發(fā)展的主要 問(wèn)題。
[0004] 理想的汲取溶質(zhì)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1)高滲透壓，因而可以產(chǎn)生高水通量；（2)極 小的反向溶質(zhì)通量；（3)易于從稀釋的汲取液中回收再利用。此外，它應(yīng)是無(wú)毒的，低成本 的，而且與FO膜具有兼容性。
[0005] 近年來(lái)，一些研宄者致力于無(wú)機(jī)鹽離子汲取溶質(zhì)的研宄，比如碳酸氫銨、化肥、磁 性納米粒子等。碳酸氫銨一直被認(rèn)為是最理想的汲取溶質(zhì)，因?yàn)樗哂休^高的滲透壓以及 相對(duì)較容易的回收方法，然而，回收方法中能耗較大，而且其痕量的殘留或許都會(huì)破壞產(chǎn)品 水的口感。肥料是最近比較熱門的汲取溶質(zhì)，因?yàn)镕O過(guò)程后被稀釋的汲取液肥料可以直接 用于農(nóng)田灌溉，而不需要再回收，但是僅限于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)它才會(huì)比較劃算?？梢援a(chǎn)生高滲透 壓的磁納米離子近年來(lái)也被發(fā)現(xiàn)可以用于汲取溶質(zhì)，通過(guò)熱磁分離技術(shù)對(duì)磁納米粒子進(jìn)行 高效回收具有明顯優(yōu)勢(shì)，但是回收過(guò)程中納米粒子易于團(tuán)聚，而且合成磁納米粒子的過(guò)程 較復(fù)雜。
[0006] 另外，由于回收過(guò)程中的低能耗，具有刺激相應(yīng)的聚合物水凝膠汲取溶質(zhì)得到了 廣泛研宄，但水通量較低。一系列其他可能的潛在汲取溶質(zhì)，包括有機(jī)離子鹽、有機(jī)化合物 也得到了研宄，但他們?cè)诟邼B透壓及易回收之間存在著權(quán)衡。
[0007] 為了克服汲取溶質(zhì)普遍存在的滲透壓低、易反滲，回收成本高等缺點(diǎn)，目前市場(chǎng)急 需開發(fā)一種滲透壓高、不易反滲、經(jīng)濟(jì)易回收的汲取溶質(zhì)，以促進(jìn)正滲透技術(shù)的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種正滲透分離方法、聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用及回收方法，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中汲取溶質(zhì)普遍存在的滲透壓低、易反滲，回收成本高等的技術(shù)問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明提供了一種聚合電解質(zhì)，即聚苯乙稀磺酸鈉（Poly(sodium4_styrensesul fonate)，PSS)作為一種新型的汲取溶質(zhì)，并提供了采用低壓超濾、納濾或反滲透技術(shù)對(duì)FO 過(guò)程后稀釋的汲取液中的pss進(jìn)行回收，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，易于操作。
[0010] 作為本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明涉及聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用，其將聚苯乙烯磺酸 鈉應(yīng)用于正滲透過(guò)程中作為汲取溶質(zhì)。
[0011] 優(yōu)選地，所述聚苯乙烯磺酸鈉的結(jié)構(gòu)為線性、和/或梳形、和/或星形、和/或樹枝 狀、和/或超支化、和/或環(huán)狀。
[0012] 優(yōu)選地，所述聚苯乙烯磺酸鈉的濃度為l_5000g噸' 例如，濃度可以是1、或500、 或 1000、或 5000g·Γ1 等。
[0013] 優(yōu)選地，所述聚苯乙烯磺酸鈉的分子量為1萬(wàn)-2000萬(wàn)。優(yōu)選地，可以為1萬(wàn)、或 100萬(wàn)、或2000萬(wàn)等。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種聚苯乙烯磺酸鈉汲取液的回收方法，使用超濾、納濾或反滲 透系統(tǒng)從經(jīng)過(guò)稀釋的聚苯乙烯磺酸鈉汲取液中濃縮回收聚苯乙烯磺酸鈉汲取溶質(zhì)。
[0015] 優(yōu)選地，所述濃縮回收是在0.IMPa-LOMPa壓力下進(jìn)行的。例如，當(dāng)采用超濾時(shí)， 濃縮回收在〇.IMPa下進(jìn)行，當(dāng)采用納濾時(shí)，濃縮回收在0. 7MPa下進(jìn)行，當(dāng)采用反滲透時(shí)，濃 縮回收在I.OMPa下進(jìn)行。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種正滲透分離方法，其特征在于，包括：在半透膜的一側(cè)引入原 料液；在所述半透膜的另一側(cè)引入聚苯乙烯磺酸溶液作為汲取液；利用滲透壓差將所述原 料液一側(cè)的水汲取到所述汲取液中；將所述汲取液中汲取的水分離。
[0017] 優(yōu)選地，所述原料液為市政污水、或果汁飲料、或垃圾滲濾液、或工業(yè)廢水、或海 水、或生活污水。
[0018] 在FO通量相差不大的情況下，聚合電解質(zhì)的反向鹽通量明顯小于無(wú)機(jī)鹽。這是因 為PSS為離子型聚合物，一方面可以電離產(chǎn)生較大的滲透壓，從而產(chǎn)生較高水通量；另一方 面，聚合物大分子結(jié)構(gòu)不利于離子從汲取液反滲進(jìn)入原料液，因而反向鹽通量較低。因此， 聚苯乙烯磺酸鈉是正滲透汲取液理想的選擇。
[0019] 因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中汲取溶質(zhì)普遍存在的滲透壓低、反滲嚴(yán)重、回收困 難，有毒以及與膜兼容性不好等問(wèn)題。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 對(duì)比例
[0021] 采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的正滲透系統(tǒng)評(píng)價(jià)汲取溶質(zhì)的汲取性能。以去離子水為原料液， 0. 5mol·T1NaCl溶液用于汲取液，F(xiàn)O膜采用美國(guó)HTI公司生產(chǎn)的商業(yè)化聚酰胺復(fù)合膜，室 溫23°C±1下采用膜活性層朝向汲取液的膜置方向。
[0022] 原料液和汲取液分別以184ml/min的體積流量在膜兩側(cè)錯(cuò)流循環(huán)，連接電腦的電 子天平（例如可以采用BSA6202S-CW，賽多利斯）每隔2min記錄從原料液滲透進(jìn)入汲取液 中水的質(zhì)量，電導(dǎo)率儀（例如可以采用DDSJ-308A)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中原料液的電導(dǎo)率，從而確定 從汲取液反滲進(jìn)入原料液的鹽通量。
[0023] 其中，水通量及反向鹽通量由下列公式計(jì)算：

【權(quán)利要求】
1. 聚苯乙烯磺酸鈉的應(yīng)用，其特征在于，將聚苯乙烯磺酸鈉應(yīng)用于正滲透過(guò)程中作為 汲取溶質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸鈉的結(jié)構(gòu)為線性、和/ 或梳形、和/或星形、和/或樹枝狀、和/或超支化、和/或環(huán)狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸鈉的濃度為 l-5000g ? I71;例如，可以是 1、或 500、或 1000、或 5000g ?廠1 等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸鈉的分子量為1 萬(wàn)-2000萬(wàn)；優(yōu)選地，可以為1萬(wàn)、或100萬(wàn)、或2000萬(wàn)等。
5. -種聚苯乙烯磺酸鈉汲取液的回收方法，其特征在于， 使用超濾、納濾或反滲透系統(tǒng)從經(jīng)過(guò)稀釋的聚苯乙烯磺酸鈉汲取液中濃縮回收聚苯乙 烯磺酸鈉汲取溶質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述濃縮回收是在0. IMPa-l. OMPa壓 力下進(jìn)行的。
7. -種正滲透分離方法，其特征在于，包括： 在半透膜的一側(cè)引入原料液； 在所述半透膜的另一側(cè)引入聚苯乙烯磺酸溶液作為汲取液； 利用滲透壓差將所述原料液一側(cè)的水汲取到所述汲取液中； 將所述汲取液中汲取的水分離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的正滲透分離方法，其特征在于，所述原料液為市政污水、或果 汁飲料、或垃圾滲濾液、或工業(yè)廢水、或海水、或生活污水。
【文檔編號(hào)】B01D61/00GK104492261SQ201510016156
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月13日
【發(fā)明者】任以偉, 田恩玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院