[发明专利]一种正渗透废水回用的方法

说明书

本发明公开了一种正渗透废水的回用方法，包括水凝胶汲取液的制作、废水预处理和正渗透膜浓缩几个步骤。该工艺采用具有热敏性的水凝胶作为正渗透工艺的汲取液，该汲取液在常温下可以吸水，高温下可完成脱水再生，再生过程中水不发生相变，因此消耗的能量较低，如果采用废热资源，水凝胶的再生成本还会大大降低。该发明具有经济和环保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种正渗透废水回用方法。

背景技术

正渗透(Forward osmosis，FO)是一种自然现象，也是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术，是一种不需外加压力做驱动力，而仅依靠渗透压驱动的膜分离过程。正渗透工艺中，水从较高水化学势(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)一侧区域的过程。不同于反渗透过程，正渗透过程的驱动力是渗透压，而非外加压力。

正渗透过程中没有外加压力，而且由于膜材料具有亲水性，膜污染低；可应用于传统反渗透技术无法应用的分离过程，如染色废水、垃圾渗透液的深度处理以及膜生物反应器中。

正渗透技术的特点是其驱动力为渗透压差(ΔΠ)本身，分离无需外加压力就可自发进行。渗透压差就是依靠高渗透压的汲取液产生的，因此汲取液是影响正渗透工艺性能的重要因素之一。

汲取液的最关键的有两个特点，一个是高渗透压，另一个是易于再生，切再生成本低。高浓度的无机盐最早作为汲取液，如NaCl、MgCl2、Na2SO4、(NH4)2SO4、CaNO3以及 KHCO3等都被作为汲取液。一价盐如氯化钠、硝酸钾、氯化铵等由于通量高而应用广泛，但是反向扩散比较严重；采用二价和三价盐如氯化钙、氯化镁可减少反向扩散，但是仍然太高(0.5M的氯化镁5g/m2·h)，不可行。此外，无机盐汲取液大多采用RO、膜蒸馏、蒸发等工艺进行再生，这些再生工艺能耗较高，这也限制了无机盐汲取液的应用。

针对无机盐汲取液存在的反向扩散通量高、再生能耗高等缺陷，学者们又开发了高分子量的聚合物与有机物汲取液，采用NF或膜蒸馏等工艺进行汲取液再生。也有学者开发了有机包裹的磁性纳米颗粒汲取液，采用磁回收进行汲取液的再生。

根据类型不同，汲取液可分为气体和挥发型、无机型、有机型以及新型合成化合物型。不同类型的汲取液各有优缺点：气体和挥发型的汲取液渗透压有限，可回收性有限，且存在反向扩散；无机汲取液渗透压高、通量也高，但是回收价格比较昂贵，也存在反向扩散；有机汲取液具有高渗透压、高通量等有点，但是同样回收价格高，存在反向扩散；复合的有机 -无机纳米颗粒的优点是高渗透压、高通量易于再生，缺点是对人类健康和环境是否有害仍待评价。

现在的汲取液都是以溶解态的形式溶解于水中，形成高渗透压的溶液，在渗透压差的作用下待处理废水中的水穿过正渗透膜，汲取液被稀释，稀释后的汲取液再进行再生浓缩。因此汲取液的稀释和再生是两套独立的系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种采用具有热敏性的水凝胶作为正渗透工艺的汲取液的正渗透废水回用方法。

本发明的技术方案是，一种正渗透废水的回用方法，

(1)水凝胶汲取液的制作

将10～20重量份的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、0.1～0.5重量份的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和0.5～1重量份的丙烯酸钠(SA)依次溶解于40～50重量份的水中；待反应物溶解后，加入30～40重量份的聚苯乙烯磺酸钠(PSSS)水溶液，最后加入0.1～0.5重量份的过硫酸铵(APS)；

将上述配好的溶液浸润入载体，置于密闭容器中，然后放于烘箱内，将烘箱温度升高至 55～75℃，恒温至液体不再流动；冷却后得到水凝胶汲取液；

(2)废水预处理

过滤废水中的颗粒物；