反滲透技術一直都是超純水行業(ye) 發展的重要技術，超純水機采用RO反滲透膜才有效的將水與(yu) 水中大部分的雜質去除幹淨，這種隔絕辦法有一個(ge) 弊端，必須要有足夠的壓強才行，那麽(me) 就需要使用增壓泵。增壓泵的使用需要有足夠的電力作為(wei) 支撐，而且RO反滲透膜對水的浪費也是極大的，這兩(liang) 者綜合在一起就成為(wei) 了大量的資源浪費，在環保先行的理念下，“正滲透”技術成為(wei) 了全球水處理行業(ye) 發展必須攻破的技術。

　　隨著日益增強的環境保護意識，人們(men) 對資源的節約利用越來越重視，水作為(wei) 一項人類生產(chan) 生活必需的有限資源，得到了越來越多的關(guan) 注。

　　從(cong) 單純的節約用水，發展到現在對水的多次重複利用，回用水的概念在國內(nei) 不再陌生，對水的回用率和回用水水質也有了嚴(yan) 格的標準及要求。回用水從(cong) 最初的簡單利用，如用於(yu) 衝(chong) 廁、衝(chong) 洗道路，發展到現在可作為(wei) 工藝用水；從(cong) 最初的部分回用，發展到最終零排放。隨著回用水水質標準及回用率的提高，對回用水的處理工藝提出了更高的要求。

　　對於(yu) 有高水質要求的回用水，幾乎都會(hui) 用到膜處理工藝。反滲透技術作為(wei) 目前最為(wei) 經濟有效的脫鹽技術，已得到廣泛認可。但隨著對回用水水質和回收率標準的提高，反滲透技術的不足也顯現出來，如較差的抗汙染能力、濃縮結垢等問題已成為(wei) 該技術發展的一個(ge) 瓶頸。正是由於(yu) 反滲透技術存在的不足，促進了正滲透技術的發展。

　　一、正滲透原理

　　正滲透即是自然滲透，是指水從(cong) 較高水化學位(或較低滲透壓)一側(ce) 區域通過選擇透過性膜流向較低水化學位(或較高滲透壓)一側(ce) 區域的過程。正滲透正是應用了膜兩(liang) 側(ce) 溶液的滲透壓差作為(wei) 驅動力，才使得水能自發地從(cong) 原料液(具有較低滲透壓)一側(ce) 透過選擇透過性膜到達驅動液(具有較高滲透壓)一側(ce) 。當對滲透壓高的一側(ce) 溶液施加一個(ge) 小於(yu) 滲透壓差的外加壓力時，水仍然會(hui) 從(cong) 原料液一側(ce) 流向驅動液一側(ce) ，此過程叫做壓力阻尼滲透。壓力阻尼滲透的驅動力仍然是滲透壓，因此它也是一種正滲透過程。

　　二、正滲透核心技術

　　正滲透如果作為(wei) 商用的淨水技術，需解決(jue) 2個(ge) 大問題：一是要使水以高通量通過半透膜，並保證膜的使用壽命以及長時間的抗汙染能力；二是能將汲取驅動液的溶質從(cong) 溶液中分離出來。這也即是正滲透的2個(ge) 核心技術問題：一個(ge) 是正滲透膜材質及結構的選擇；另一個(ge) 是汲取驅動溶液的選擇。

　　1、正滲透膜的材質及結構

　　在正滲透技術中，半透膜材料是核心材料。早期研究人員使用非對稱反滲透複合膜來研究正滲透過程，發現該類膜不適用於(yu) 正滲透，主要原因是複合膜的多孔支撐層內(nei) 產(chan) 生了內(nei) 濃差極化現象，大大降低了滲透過程的效率。因此，對於(yu) 正滲透膜材料的研究集中在尋找滲透效率高的膜材質上，以減輕內(nei) 濃差極化，解決(jue) 膜通量、汙染物截留率的問題。此外，還要保證膜的物理強度和耐化學性能。

　　目前正滲透膜材料是美國HTI公司的支撐型高強度膜，該膜為(wei) 3層結構：致密皮層、多孔支撐層和網格支撐層。致密皮層和多孔支撐層為(wei) 親(qin) 水性，呈電中性，厚度約為(wei) 50μm。據報道，該材料是由醋酸纖維素類高分子材料製備而成，結構中增加圓形纖維用以增強材料的力學強度。

　　此外，以挪威Statkraft公司為(wei) 核心的研究團隊開發了與(yu) 反滲透膜材料類似的複合正滲透膜材料，用於(yu) PRO過程，其利用淡水和海水混合自由能獲得能源。研究團隊的另一個(ge) 小組使用強度較高的聚醚酰亞(ya) 胺中空纖維膜作為(wei) 支撐層，通過界麵聚合成膜，製成中空纖維式複合正滲透膜。與(yu) 反滲透膜材料相比，複合正滲透膜支撐層具有較高的開孔率，能夠有效降低內(nei) 濃差極化。

　　新加坡國立大學開發了聚苯並咪唑中空纖維納濾膜材料，膜表麵帶正電荷，對二價(jia) 陽離子有較高的截留率，已在實驗室中證明具有較好的正滲透性能。該膜材料外皮層結構較為(wei) 致密，內(nei) 表麵開孔，水透過性能是目前所報道數據中最好的。

　　除了內(nei) 濃差極化問題，還需要解決(jue) 另外一個(ge) 重要的問題，即正滲透膜的化學耐受性，主要是對於(yu) 酸堿的耐受及氧化劑的耐受。由於(yu) 正滲透的目標應用領域多為(wei) 汙染程度較高的汙廢水，水本身的pH範圍寬，可能存在大量氧化類物質，因此要求膜有很好的化學耐受性。同時，由於(yu) 來水的汙染程度高，清洗頻率更高，為(wei) 了清除大量複雜的膜表麵汙染，使用更高濃度的酸堿或氧化劑在所難免。因此，為(wei) 了延長膜的使用壽命，在膜的化學性能耐受方麵必須進行改進。

　　膜的化學耐受性能主要受到兩(liang) 方麵因素的製約：一是膜材質本身的性能；另外一個(ge) 是膜的黏結劑、膠水的性能。目前的有機膜材質普遍耐氧化性能差，醋酸纖維類材質略好，但基本無法滿足使用氧化劑進行清洗，僅(jin) 是提高了運行穩定性。隨著材料科技的發展，新的膜材料的應用可能會(hui) 徹底解決(jue) 這類問題。

　　綜合起來，作為(wei) 正滲透膜應具備以下幾個(ge) 特征：(1)致密、低孔隙率的皮層，具有高截留率；(2)膜的皮層具有較好的親(qin) 水性、較高的水通量；(3)膜支撐層盡量薄，孔隙率高；(4)有較高的機械強度；(5)具有耐酸堿的抗化學腐蝕能力，可以在較寬的pH範圍以及各種不同組成的溶液條件下正常運行。

　　汲取驅動溶液是正滲透過程順利進行的關(guan) 鍵組成部分，其高滲透壓是由驅動液中的溶質產(chan) 生的。理想的驅動溶質應該具備以下特征：(1)在水中應具有較高的溶解度、較小的相對分子質量，從(cong) 而能產(chan) 生較高的滲透壓驅動力；(2)無毒，在滲透過程環境條件下，在水中的物理化學性質穩定；(3)與(yu) 正滲透膜化學相容，不與(yu) 膜發生化學反應，不改變膜材料的性能和結構；(4)能夠通過簡單、經濟的方法與(yu) 水分離，能夠重複使用。

　　三、正滲透技術優勢

　　相對於(yu) 壓力驅動的膜分離過程如微濾、超濾和反滲透，正滲透從(cong) 過程本質上講具有許多獨特的優(you) 點：(1)可低壓甚至無壓操作，因而能耗較低；(2)對許多汙染物幾乎可完全截留，分離效果好，膜抗汙染能力強；(3)正滲透采用特殊的溶質配製汲取驅動液，可以人為(wei) 控製配製高濃度的汲取液，從(cong) 而得到更高的滲透驅動壓力，達到更高的水回收率；(4)正滲透過程是一個(ge) 自然發生的過程，膜汙堵也是一個(ge) 自然衰減的過程，在運行上能夠更好地控製和觀察膜的汙堵，對比反滲透工藝，可以大大降低對於(yu) 進水水質的要求，從(cong) 而能夠處理一些反滲透無法處理的高汙染類廢水，或者大大減少預處理工藝，做到工藝的集成整合。

　　另外，正滲透技術可應用領域廣泛，不僅(jin) 僅(jin) 局限於(yu) 水處理方麵，也可應用於(yu) 電力、醫藥等行業(ye) 。

　　四、正滲透技術應用前景

　　1、水處理領域

　　(1)工業(ye) 水處理

　　在全球水資源緊張的情況下，可以將正滲透膜應用於(yu) 汙水處理並生產(chan) 高品質的供水用於(yu) 工業(ye) 用水。在處理高濃度汙水時，可考慮聯合使用正滲透膜及反滲透膜。首先利用正滲透膜將含有複雜汙染物的高汙染廢水轉移至單一溶質的汲取驅動液中，再利用反滲透對汲取驅動液中的水進行提取，克服了反滲透耐汙能力差的缺點。該技術可以處理原本無法直接使用反滲透進行處理或者需要複雜的預處理後才能進入反滲透係統處理的汙水。

　　正滲透技術的工業(ye) 應用市場需求潛力巨大，尤其是在反滲透係統產(chan) 生的濃水處理方麵。因為(wei) 反滲透產(chan) 生的濃水，不僅(jin) TDS被濃縮3——4倍，COD、NH4+-N、TN等有機汙染物同樣被高倍數濃縮，反滲透係統已無法進一步處理該濃水，而正滲透技術恰恰可以滿足這一技術要求。

　　(2)海水淡化

　　早期利用正滲透技術進行海水淡化的研究很多，但大多數都不成熟，主要瓶頸在於(yu) 無法找到合適的汲取驅動液。目前，美國耶魯大學開發出一種新型混合銨鹽溶液作為(wei) 正滲透汲取液，這種汲取液可以在40℃條件下與(yu) 水分離，大大降低了能耗，從(cong) 而使正滲透的海水淡化真正實現了經濟可行性。據報道，如果應用此類汲取液，正滲透應用在海水淡化領域的能耗僅(jin) 為(wei) 反滲透的1/10。由於(yu) 正滲透還具備高回收率和低汙染的優(you) 點，在未來海水淡化領域，正滲透技術很可能得到大規模應用。

　　(3)廢水零排放

　　在廢水零排放項目中，蒸發係統的噸水投資和運行成本巨大。如果在零排放項目中可以降低進入蒸發係統的水量，將大幅度降低成本。

　　正滲透技術在液體(ti) 零排放領域的應用前景顯而易見，其可以將反滲透濃水再次濃縮或直接高倍數濃縮汙水，打破現有技術對於(yu) 有機汙染物及鹽分的耐受瓶頸，大幅度降低進入蒸發器的水量。目前國內(nei) 已經在煤化工、汽車等行業(ye) 逐漸推行零排放，尤其是在資源型缺水地區和兩(liang) 湖流域。未來對於(yu) 零排放的推行必然逐步加大，這將成為(wei) 正滲透技術的另一片發展之地。

　　2、其他領域

　　除水處理領域外，正滲透技術在食品濃縮、醫藥、發電等領域也有著很好的應用前景。

　　食品工業(ye) 中通常需要去除液體(ti) 中的水分來增強食品穩定性，從(cong) 而延長食品的保存期限，同時降低食品運輸和儲(chu) 存成本。正滲透技術可以在低溫低壓條件下操作，能很好地保持食品的物理性質，再加上其低能耗、低汙染的特點，已逐漸在食品濃縮領域得到推廣，並有望代替傳(chuan) 統工藝。

　　在醫藥方麵，基於(yu) 滲透原理，利用正滲透膜孔徑一般為(wei) 納米或更小等級這一特點，可以通過控製膜孔大小來改變藥物滲透速度，延長藥物釋放時間，從(cong) 而定點、定量地將藥物傳(chuan) 輸到體(ti) 內(nei) 。

　　壓力阻尼滲透(PRO)可以利用液體(ti) 間的滲透壓差產(chan) 生電能，PRO發電站具有占地麵積小，對環境影響小，電力輸出穩定，成本低等眾(zhong) 多優(you) 點。