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(lái)。
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(wú)法擴(kuò)大鹽產(chǎn)量。
正滲透是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)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(guò)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(guò)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(kāi)的容器兩側(cè)，在沒(méi)有外界壓力時(shí)，水會(huì)通過(guò)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(guò)程。 與壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程相比，正滲透過(guò)程無(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程分兩步進(jìn)行：首先以稀釋過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)看，采用正滲透技術(shù)進(jìn)行濃縮，能耗較低。且無(wú)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(wèn)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(kāi)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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