如今,人們已經(jīng)開(kāi)始利用正向滲透膜分離技術(shù)進(jìn)行海水淡化、工業(yè)廢水處理、垃圾滲透液處理等研究。食品工業(yè)在實(shí)驗(yàn)室利用正向滲透膜分離來(lái)濃縮飲料。緊急救援時(shí)的生命支持系統(tǒng)利用正向滲透膜分離技術(shù)制取淡水。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,正向滲透技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于人體的藥物控制釋放。非加壓吸附滲透海水淡化法,或稱為“正向滲透法”,讓水通過(guò)多孔膜正向滲透進(jìn)入一種超強(qiáng)吸水的吸附劑或鹽濃度甚至超過(guò)海水的溶液或固態(tài)物。不需要外界加壓,但溶液里的特殊鹽分"提取液"很容易蒸發(fā),不需要加太多的熱(加熱能與反滲透加壓的能量比?)。分固態(tài)鹽、液態(tài)鹽方向。固態(tài)鹽解吸附耗能更小。一種用碳納米管來(lái)做薄膜的小孔單壁碳納米管。多壁碳納米管的碳納米管薄膜與單純由單壁碳納米管。多壁碳納米管組成的碳納米管相比,強(qiáng)度-重量比彈性模量-重量比和剛度分別提高了1.6倍、1.4倍和2.4倍。
紫外線水處理技術(shù)--降解余氯在市政水處理和供水系統(tǒng),加氯消毒是非常必要的。但在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中為了避免對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響,去除水中的余氯卻經(jīng)常是必要的前處理。消除余氯的基該方法有活性炭床和化學(xué)處理。活性碳水處理的缺點(diǎn)在于它需要不斷再生而且經(jīng)常遇到細(xì)菌滋生的問(wèn)題。
185納米和254納米波長(zhǎng)的紫外線都被證實(shí)可以有效地破壞余氯和氯氨的化學(xué)鍵。雖然需要巨大的紫外線能量才能發(fā)揮作用,但紫外線水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于此方法不需向水中添加任何藥物
不需要儲(chǔ)存化學(xué)物質(zhì),容易維修而且同時(shí)還有殺菌和去除有機(jī)物的作用。正向滲透分離技術(shù)很早就得到了應(yīng)用。很久以前,人們就采用食鹽來(lái)長(zhǎng)期貯存食物,因?yàn)樵诟啕}環(huán)境下多數(shù)細(xì)菌、霉菌和病原菌由于滲透作用會(huì)脫水死亡或暫時(shí)失去活性。254納米波長(zhǎng)的紫外線對(duì)于破壞剩余臭氧非常有效,它可以把臭氧分解成氧氣。盡管不同的系統(tǒng)所需要的規(guī)模不同。但通常來(lái)講,一個(gè)典型的臭氧消除系統(tǒng)所需的紫外線放射量是一個(gè)傳統(tǒng)的滅菌消毒系統(tǒng)的三倍左右。在很多高技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室裝置中,有機(jī)物會(huì)妨礙高純度水的生產(chǎn)。有很多方法可以把有機(jī)物從水中清除掉,較常用的方法包括使用活性炭和反滲透。波長(zhǎng)較短的紫外線(185納米)也可以有效地降低總有機(jī)碳量。波長(zhǎng)較短的紫外線具有更多的能量因此能夠分解有機(jī)物。紫外線氧化有機(jī)的反應(yīng)過(guò)程雖然非常復(fù)雜,紫外線水處理技術(shù)其主要原理是通過(guò)產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的自由氫氧,將有機(jī)物氧化成水和二氧化碳。和臭氧清除系統(tǒng)一樣,這種降解有機(jī)碳的紫外線系統(tǒng)的紫外線放射量是傳統(tǒng)消毒系統(tǒng)的三到四倍。
因?yàn)橐话惴礉B透膜的孔徑約在l0A以下,它可以排除細(xì)菌,病毒及熱原甚至各種溶解性離子等,所以在準(zhǔn)備血液透析析釋用水最好準(zhǔn)備這一道步驟。超過(guò)濾法與逆滲透法類似,也是使用半透膜,但它無(wú)法控制離子的清除,因?yàn)槟ぶ讖捷^大,約10-200A之間。只能排除細(xì)菌,病毒,熱原及顆粒狀物等,對(duì)水溶性離子則無(wú)法濾過(guò)。超過(guò)濾法主要的作用是充當(dāng)逆滲透法的前置處理以防止逆滲透膜被細(xì)菌污染。它也可用在水處理的最後步驟以防止上游的水在管路中被細(xì)菌污染。一般是利用進(jìn)水壓與出水壓差來(lái)判斷超過(guò)濾膜是否有效,與活性碳類似,平時(shí)是以逆沖法來(lái)清除附著其上的雜質(zhì)。在工業(yè)生產(chǎn)中,臭氧常被用于消毒和凈化水體。但是,由于臭氧有極強(qiáng)的氧化能力,水中剩余的臭氧如果不被去除會(huì)有可能對(duì)下一流程有所影響, 因此,通常臭氧處理過(guò)的水在進(jìn)入主要的工藝流程之前必須將水中剩余臭氧去除掉。
在還沒(méi)達(dá)到平衡之前,可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力,則前述之水分子移動(dòng)狀態(tài)會(huì)暫時(shí)停止,此時(shí)所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)",如果施加的力量大於滲透壓時(shí),則水份的移動(dòng)會(huì)反方向而行。也就是從高濃度的一側(cè)流向低濃度的一側(cè),這種現(xiàn)象就叫作"反滲透",反滲透的純化效果可以達(dá)到離子的層面。對(duì)於單價(jià)離子(monovalent ions)的排除率(rejection rate)可達(dá)90%-98%,而雙價(jià)離子(divalent ions)可達(dá)95%-99%左右(可以防止分子量大於200道爾敦的物質(zhì)通過(guò))。反滲透水處理常用的半透膜材質(zhì)有纖維質(zhì)膜(cellulosic),芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides),polyimide或polyfuranes等,至於它的結(jié)構(gòu)形狀有螺旋型(spiral wound),空心纖維型(hollow fiber)及管狀型(tubular)等。至於這些材質(zhì)中纖維素膜的優(yōu)點(diǎn)是耐氯性高,但在堿性的條件下(pH ≥8.0)或細(xì)菌存在的狀況下,使用壽命會(huì)縮短。polyamide的缺點(diǎn)是對(duì)氯及氯氨之耐受性差。如果反滲透前沒(méi)有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積,例如鈣,鎂,鐵等離子,造成反滲透功能的下降;測(cè)定進(jìn)水及出水的TOC濃度差(或細(xì)菌數(shù)量差)是考量更換活性炭的依據(jù)之一,有些逆滲透膜對(duì)氯的耐受性不佳。所以在逆滲透之前要有活性碳的處理,
使氯能夠有效的被活性炭吸附,但是活性碳上的孔洞吸附的細(xì)菌容易繁殖滋長(zhǎng),同時(shí)對(duì)於分子較大有機(jī)物的清除。活性炭的功效有限,所以必須*逆滲透膜在後面補(bǔ)強(qiáng)。反滲透法可以有效的清除溶解於水中的無(wú)機(jī)物,有機(jī)物,細(xì)菌,熱原及其它顆粒等。是透析用水之處理中最重要的一環(huán),要了解"反滲透"原理之前,要先解釋"滲透(osmosis)的觀念。所謂滲透是指以半透膜隔開(kāi)兩種不同濃度的溶液,其中溶質(zhì)不能透過(guò)半透膜,則濃度較低的一方水分子會(huì)通過(guò)半透膜到達(dá)濃度較高的另一方,直到兩側(cè)的濃度相等為止。
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