您好, 歡迎來到化工儀器網
滲透膜技術：海水淡化的發展
現代反滲透海水淡化工廠的能耗效雖然比幾十年前有所提高，但一座年生產1.5億立方米淡水的海水淡化廠也會消耗90兆瓦電力，相當于20臺海上風力渦輪機的峰值輸出。反滲透是一個內在的能源密集型過程，自然過程中水流由淡變咸，而反滲透過程正好相反。如果在海水中注入高濃度的“汲取液”，淡水就可以輕而易舉地被提取出來，這就是一些已經開始出現的試驗性“正滲透”工廠背后的原理。
美國水化技術創新公司（HydrationTechnologyInnovations）2004年就推出了一種基于正滲透原理的便攜式水過濾器。正滲透膜被封入小型密封塑料包，包中還含有糖和香料充當汲取液來源。但是該過濾器生產清潔飲用水的成本較高，只能用于緊急情況，因此無法應對世界性水源危機。
同樣是2004年，美國耶魯大學由梅納赫姆·伊利米勒（MenachemElimelech）、杰弗里·麥卡琴（JeffreyMcCutcheon）、羅伯特·麥金尼斯（RobertMcGinnis）組成的研究小組將正滲透理念進一步推進。該小組使用了一種基于碳酸氫銨的汲取液，銨離子和碳酸氫鹽離子可以吸引水分子通過薄膜，然后加熱溶液至40攝氏度，氨氣和二氧化碳便會排出，留下純凈的淡水，而排出的氣體可捕獲后重新使用。研究小組稱，如果能利用發電廠的余熱蒸發氣體，該方法的能耗僅是目前海水淡化工廠的20%，但這種技術對工廠的選址要求較高。
正滲透技術面臨的另一個挑戰是找到合適的薄膜，只讓水分通過，排除鹽分在外。《海水淡化報導》的編輯湯姆·潘克拉茨（TomPankratz）表示：“這是正滲透產業面臨的主要障礙。”正滲透膜不僅需要厚度盡量薄，以便讓海水接近吸引溶液，保持高滲透壓；同時也需要足夠強韌，可抵抗滲透產生的水流。
水化技術創新公司開發了一種纖維素薄膜，但該膜卻無法抵抗碳酸氫銨溶液的堿性。為了抵擋反滲透過程的高壓，反滲透膜需要“支撐層”來強化其韌性，但如果用于正滲透，這層膜就顯得過厚了。
耶魯大學研究小組認識到，如果將支撐層出去，就可以獲得合適的正滲透膜。通過試驗不同的聚合物溶液，該小組找到了一種利用替代支撐層制造薄膜的方法。新薄膜除了又薄又韌外，滲透性也很好。試驗中，新正滲透膜的膜通量是傳統反滲透膜的9倍，能夠過濾97%的鹽分。伊利米勒表示，試驗采用的是“手工實驗室版”新薄膜，如果新膜能以工業規模生產，其性能會更好。