一般，我國(guó)海邊制鹽主要采用曬鹽工藝進(jìn)行制鹽。曬鹽時(shí)主要先將海水引入蒸發(fā)池，經(jīng)日曬蒸發(fā)水分到一定程度時(shí)，再倒入結(jié)晶池，繼續(xù)日曬，海水就會(huì)成為食鹽的飽和溶液，再曬就會(huì)逐漸析出食鹽來。
然而采用曬鹽工藝進(jìn)行制鹽，占用場(chǎng)地大，制鹽周期長(zhǎng)，受天氣影響大。隨著鹽產(chǎn)量的不斷增大，鹽田的面積需求不斷增大。而由于曬鹽產(chǎn)地的區(qū)域的局限性，導(dǎo)致鹽場(chǎng)周邊土地資源緊張，無法擴(kuò)大鹽產(chǎn)量。
正滲透是近年來發(fā)展起來的一種用于污水處理和咸水淡化的新型膜分離技術(shù)。正滲透是指水通過半透膜從高水化學(xué)勢(shì)區(qū)域(或較低滲透壓)自發(fā)地向低水化學(xué)勢(shì)區(qū)域(或較高滲透壓)傳遞的過程 。水和鹽水兩種不同滲透壓的溶液分別放置在被半透膜隔開的容器兩側(cè)，在沒有外界壓力時(shí)，水會(huì)通過半透膜自發(fā)地從純水側(cè)擴(kuò)散至鹽水側(cè)，使鹽水側(cè)液位升高，直到膜兩側(cè)的液位壓力差與膜兩側(cè)的滲透壓差相等時(shí)停止，這就是正滲透過程。 與壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程相比，正滲透過程無需外加壓力，而僅僅依靠滲透壓驅(qū)動(dòng)。因此，正滲透運(yùn)行過程中的能耗小，膜污染情況也會(huì)相對(duì)較少，可以長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而不需要頻繁清洗。
超濾+納濾+正滲透耦合工藝可以實(shí)現(xiàn)鹵水的精制和濃縮。通過超濾+納濾工藝，將鹵水中較大的污染物以及水中的二價(jià)離子除去，實(shí)現(xiàn)鹵水的精制。本文主要介紹以老鹵為汲取液，通過正滲透濃縮，以較低能耗實(shí)現(xiàn)精制鹵水的濃縮，從而降低經(jīng)濟(jì)成本。該工藝主要以特種分離膜為核心，運(yùn)行成本低，占地面積小。
試驗(yàn)裝置圖
如上圖所示，老鹵和鹵水分別在正滲透膜的兩側(cè)循環(huán)流動(dòng)，利用正滲透膜選擇性透過的特性，以膜兩側(cè)滲透壓差作為驅(qū)動(dòng)力，將水從鹵水側(cè)遷移到老鹵側(cè)，從而達(dá)到鹵水濃縮的目的。在實(shí)驗(yàn)中，濃縮過程分兩步進(jìn)行：首先以稀釋過的老鹵(老鹵-1)作為驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾產(chǎn)水(鹵水-0)進(jìn)行一級(jí)濃縮，濃縮過程中膜通量會(huì)逐漸減小，到達(dá)預(yù)定值時(shí)，停止?jié)饪s得到鹵水-1；然后以新的老鹵(老鹵-0)對(duì)鹵水-1進(jìn)行二級(jí)濃縮，得到老鹵-1和最終產(chǎn)物鹵水-2，如圖4所示。
正滲透兩段濃縮流程示意圖
在山東某鹽場(chǎng)兩個(gè)月的中試試驗(yàn)，通過優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)，最終得到以下結(jié)論：
采用正滲透濃縮工藝，以精制后的鹵水為進(jìn)料液，以28°Be’(波美度)的老鹵進(jìn)行濃縮時(shí)，當(dāng)老鹵：鹵水(體積比=1:1)時(shí)，可將鹵水從5.5°Be’濃縮至16.1°Be’，平均運(yùn)行通量為8.14LMH時(shí)，噸水能耗為4.77kW.h；當(dāng)老鹵：鹵水(體積比=1.5:1)時(shí)，將鹵水從5.5°Be’濃縮至17.7°Be’，平均運(yùn)行通量為9.01LMH時(shí)，噸水能耗為4.32kW.h；當(dāng)老鹵：鹵水(體積比=1.5:1)時(shí)，將鹵水從5.5°Be’濃縮至16.4°Be’，平均運(yùn)行通量為10.46LMH時(shí)，噸水能耗為3.72kW.h。而電滲析將鹽水濃縮至19%，折算成噸鹽能耗約為200kW.h，因此，采用正滲透技術(shù)進(jìn)行濃縮，能耗約為電滲析的1/4。
綜合來看，采用正滲透技術(shù)進(jìn)行濃縮，能耗較低。且無需額外推動(dòng)力，正滲透膜耐污染效果好，使用壽命長(zhǎng)，故運(yùn)行成本較低。
然而，目前正滲透技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化仍受許多因素的制約，其中關(guān)鍵的是正滲透膜和汲取液選擇問題。在該項(xiàng)目中，正滲透膜的截留率偏低，離子擴(kuò)散現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致進(jìn)料液水質(zhì)下降，需經(jīng)進(jìn)一步除去鈣鎂、硫酸根離子，才可進(jìn)一步使用。因此，開發(fā)一種截留率高、通量大的正滲透膜，是正滲透技術(shù)工業(yè)化的關(guān)鍵。
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