[發(fā)明專利]有機(jī)膦酸鹽作為正滲透汲取溶質(zhì)的應(yīng)用以及正滲透裝置

有效

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• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109316965B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艷;丁純
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;C02F1/44;C02F5/14
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;曹葆青

本發(fā)明公開了有機(jī)膦酸鹽作為正滲透汲取溶質(zhì)的應(yīng)用以及正滲透裝置，屬于正滲透技術(shù)領(lǐng)域。所述有機(jī)膦酸鹽化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈至少有一個為Na或K，其它的為H，n為1、2或3。將所述正滲透汲取溶質(zhì)正滲透后得到的稀釋的汲取液應(yīng)用于阻垢劑。所述應(yīng)用為將正滲透汲取溶質(zhì)配置成含有質(zhì)量份數(shù)為5％?35％的所述有機(jī)膦酸鹽化合物的溶液作為正滲透汲取液，優(yōu)選有機(jī)膦酸鹽化合物的質(zhì)量份數(shù)為15％?30％，正滲透汲取液的pH值為5?10。本發(fā)明中的正滲透汲取溶質(zhì)作用于正滲透過程中水通量高，且反向溶質(zhì)通量小；具有良好的正滲透膜阻垢效果，且稀釋后的汲取液直接應(yīng)用于阻垢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于正滲透技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及有機(jī)膦酸鹽化合物作為正滲透汲取溶質(zhì)的應(yīng)用以及正滲透裝置。

背景技術(shù)

在淡水資源日益緊缺和不可再生能源儲量逐漸減少的背景下，世界各國都在大力發(fā)展低能耗的水處理技術(shù)。膜法水處理技術(shù)由于其處理效率高、占地面積小、易于放大等優(yōu)點，在水處理領(lǐng)域扮演著重要的角色。傳統(tǒng)的膜法水處理技術(shù)如納濾、反滲透等通常是以泵產(chǎn)生的壓力作為驅(qū)動力使水分子透過膜，鹽、小分子有機(jī)物等溶質(zhì)被截留，從而獲得純凈的水。但這些膜技術(shù)在應(yīng)用過程中常存在能耗高和膜污染嚴(yán)重等問題。正滲透作為21世紀(jì)一種新的膜法水處理技術(shù)，引起了越來越多研究者的注意。正滲透是一個自發(fā)的過程，它是以汲取液和料液兩側(cè)的滲透壓梯度為驅(qū)動力來實現(xiàn)水分子的傳遞。與傳統(tǒng)的膜技術(shù)相比，正滲透具有能耗低、溶質(zhì)截留率高、膜污染傾向低等優(yōu)點，在海水淡化、廢水處理、食品加工、藥物濃縮等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

正滲透汲取液是正滲透過程的關(guān)鍵要素，其滲透壓的高低決定了正滲透過程的水通量高低，而其分子尺寸的大小決定著其反向溶質(zhì)通量的大小。正滲透過程中料液側(cè)的水分子不斷進(jìn)入到汲取液側(cè)，會造成汲取液的稀釋，使其滲透壓降低從而導(dǎo)致通量下降，因此需要對汲取液進(jìn)行濃縮來確保正滲透過程有持續(xù)穩(wěn)定的水通量輸出。汲取液的再生過程一般需要消耗較多的能量，因此尋找低能耗的回收方法，或稀釋后的汲取液可以直接應(yīng)用在實際生產(chǎn)生活過程中非常有意義。

當(dāng)用正滲透過程處理易結(jié)垢水樣如海水、苦咸水、礦物廢水等會遇到與傳統(tǒng)的膜過程一樣的問題，膜表面容易發(fā)生礦物質(zhì)結(jié)垢。礦物質(zhì)結(jié)垢是一種膜污染現(xiàn)象，是指在膜的表面形成礦物質(zhì)固體物質(zhì)，增大水分子的傳輸阻力而造成通量下降，嚴(yán)重時會形成濾餅層造成通量嚴(yán)重下降甚至通量降為零。膜表面結(jié)垢會降低膜的分離效率，增加清洗頻率，增大膜的更換成本。化學(xué)清洗和物理清洗是去除膜表面礦物質(zhì)垢的常用方法，而這些方法對一些堅硬、附著力強(qiáng)并且酸溶性差的礦物質(zhì)垢如硫酸鈣、硫酸鋇等礦物質(zhì)垢的效果較差，且對膜容易造成不可逆破壞。另一種緩解膜表面礦物質(zhì)結(jié)垢的方法是在預(yù)處理過程中向料液中加入一定量的阻垢劑，而阻垢劑的類型、添加濃度、添加周期對實際操作提出了很高的要求。因此，尋找一種操作簡便且能有效緩解正滲透過程中的膜結(jié)垢污染問題的方法意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中正滲透過程中水通量低、反向溶質(zhì)通量大、正滲透膜結(jié)垢污染以及稀釋后的汲取液不能直接應(yīng)用等技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種有機(jī)膦酸鹽化合物作為正滲透汲取溶質(zhì)的應(yīng)用，所述有機(jī)膦酸鹽化合物具有如式I所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式；