检索结果-内蒙古大学图书馆

工业水处理 2022年第10期42卷 31-37页

作者：路孝振陈天宇王琳赵路郑成龙张娟陈飞勇山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101 山东建筑大学资源与环境创新研究院山东济南250101

在减少废水排放和获取绿色能源的目标下,压力延迟渗透(PRO)技术作为一种能有效获取盐水中盐差能且符合碳中和发展目标的新兴膜法水处理技术正受到广泛关注。在实际应用中,PRO技术具有产水率高、出水水质好等优点,但技术相对不够成熟的... 详细信息

在减少废水排放和获取绿色能源的目标下,压力延迟渗透(PRO)技术作为一种能有效获取盐水中盐差能且符合碳中和发展目标的新兴膜法水处理技术正受到广泛关注。在实际应用中,PRO技术具有产水率高、出水水质好等优点,但技术相对不够成熟的现状导致其对盐差能的转化利用效率较低。为有效实现水和能源的循环利用,介绍了PRO技术的原理及水通量、功率密度等关键指标,对影响PRO技术性能的因素(膜种类、膜朝向、浓差极化和膜污染等)进行了讨论,针对不同膜污染类型,着重分析了有效的预处理及清洗措施;重点综述了PRO技术在海水淡化发电、非常规水处理等水处理领域的实际应用;提出在满足经济可行性的同时,通过优化PRO组合工艺设计、提高整体工艺效率等措施,推动并实现PRO技术在水处理领域的低碳、高效运行。

关键词：压力延迟渗透盐差能功率密度海水淡化发电水处理

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压力延迟渗透去除溶解性有机物的效能研究

压力延迟渗透去除溶解性有机物的效能研究

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作者：路孝振山东建筑大学

学位级别：硕士

压力延迟渗透（pressure retarded osmosis,PRO）工艺作为依靠渗透压驱动的新兴绿色膜工艺由于能够有效获取盐差能、实现淡水资源回收以及低CO2排放量等优点引起了人们的广泛关注。然而,与其他水处理方面应用的膜工艺一样,由溶解性有机... 详细信息

压力延迟渗透（pressure retarded osmosis,PRO）工艺作为依靠渗透压驱动的新兴绿色膜工艺由于能够有效获取盐差能、实现淡水资源回收以及低CO2排放量等优点引起了人们的广泛关注。然而,与其他水处理方面应用的膜工艺一样,由溶解性有机物（dissolved organic maters,DOMs）造成的膜污染问题严重妨碍了PRO工艺商业化应用的进一步发展。此外,不同于压力驱动的膜分离工艺,在PRO工艺中DOMs造成的膜污染行为更为复杂。因此,探究DOMs对PRO工艺效能的影响,以便为日后该工艺的商业化运行提供数据支持及理论借鉴是十分必要的。本研究以黄腐酸作为模型污染物对膜朝向、水力条件（有效渗透压差、操作压力及错流剪切力）及原料液化学性质（离子强度和p H值）等工况条件进行了探究。通过水通量、功率密度、盐通量、截留率及吸附量等性能参数的变化规律筛选出了具有较高水净化效果和产能的工况条件,并在所确定的工况条件下,探究了海藻酸钠、牛血清蛋白、黄腐酸及单宁酸四种典型污染物对PRO工艺效能的影响。研究表明,PRO过滤单一典型有机物的过程中,与基线条件相比,过滤结束时单宁酸具有最高的通量下降（约60.1%）和最低的功率密度（0.82 W/m2）,其次是牛血清蛋白、黄腐酸和海藻酸钠。值的注意的是,PRO膜对于以上四种污染物对其均有较好的去除效果（均在97.5%以上）。但是,污染物在PRO膜上的吸附量依次为海藻酸钠最低,其次是黄腐酸、牛血清蛋白,吸附最多的为单宁酸。这一顺序与上述水通量降低程度相一致,这表明水通量的变化与不同污染物的吸附行为密切相关。除考察单一有机污染物对PRO工艺效能的影响之外,还从亲疏水的角度考察了复合有机物及天然溶解性有机物对PRO工艺效能的影响。研究发现,在海藻酸钠与疏水有机物（单宁酸或黄腐酸）形成的复合污染体系中,随疏水有机物浓度比例提高其水通量明显下降,这表明疏水有机物的存在对混合体系的效能起主要作用;在以牛血清蛋白和黄腐酸形成的复合污染体系中,牛血清蛋白对于混合污染体系起主导影响。但是,对于牛血清蛋白和单宁酸形成的污染体系中,尤其是单宁酸和黄腐酸相对浓度为1:1时比单一过滤单宁酸或牛血清蛋白的水通量要高约10%。除此之外,对于四种混合污染体系,钙离子的加入导致有机物之间络合效应增加进而加剧了膜污染,这对PRO膜过滤复合有机污染物有不利影响,而随着p H值的提高静电排斥效应增加从而导致膜污染程度降低。当选用分别来自于山东省济南市某两个给水厂的进厂原水作为原料液时,发现含有较多亲水有机物的天然水样1比天然水样2对造成了更为严重的通量下降及功率损失（约23.7%）。这可能是因为天然水样1中的DOMs主要污染膜多孔支撑层内,而天然水样2中的DOMs主要污染膜表面,并且吸附在PRO膜上的有机物多为中小分子量的蛋白质类物质。本研究采用XDLVO理论对膜污染机理进行了分析,从粘附自由能和聚合自由能的计算结果可知,在该工艺中有机物和PRO膜之间的粘附作用力是造成初始通量下降的主要原因,而已经吸附在膜上的有机物和原料液中有机物之间的聚合作用力是造成后续通量下降的主要原因。

关键词：压力延迟渗透溶解性有机物膜污染水通量功率密度 XDLVO理论

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压力延迟渗透发电系统设计与优化

压力延迟渗透发电系统设计与优化

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作者：徐嘉铖广东工业大学

学位级别：硕士

压力延迟渗透（PRO）是一种利用溶液的渗透压差将化学势转化为机械能的盐差发电技术，因其高功率密度和可持续性等优点受到了广泛关注。然而，目前的PRO发电系统的能量损失较大，产能效益较低。针对上述问题，本文提出一种预测有限传质... 详细信息

压力延迟渗透（PRO）是一种利用溶液的渗透压差将化学势转化为机械能的盐差发电技术，因其高功率密度和可持续性等优点受到了广泛关注。然而，目前的PRO发电系统的能量损失较大，产能效益较低。针对上述问题，本文提出一种预测有限传质压差下能量转换极限的方法，并基于该方法探究流量、浓度、液压、有限传质压差等操作参数对系统能量转换效率和经济性的影响，为PRO发电系统的设计提供了理论依据和优化原则。　　（1）为了探究单物流PRO过程能量转换的极限，本文将夹点分析方法与PRO过程特点相结合，证明了夹点分析方法适用于单物流PRO过程能量转换的计算，推导了过程能量转换极限的表达式，分析了运行参数对过程能量转换效率的影响。研究结果表明，采用逆流PRO过程可以有效提高PRO能效性，在汲取液和供给液入口渗透压分别为海水和河水的条件下，逆流设计的过程的净输出功提高了30.76%，热力完善度提高了14.84个百分点;最小传质压差越小、汲取液入口浓度越高、供给液入口浓度越低，过程的净输出功和热力完善度越高。采用逆流流向或减小最小传质压差、提高汲取液入口浓度和降低供给液入口浓度，可以有效提高单物流PRO过程的能效性。　　（2）为了探究多物流PRO过程能量转换的极限，将夹点分析方法外延至多物流PRO过程能量转换的计算，建立了多物流PRO过程热力学模型，对比了多物流与单物流PRO过程的能效性，分析了运行参数对过程能效性的影响。研究结果表明，多物流PRO的设计（集成设计）可以有效提高PRO能效性，在汲取液和供给液入口渗透压分别为8.5/6.5MPa和1.0/1.4MPa的条件下，集成设计的过程的净输出功提高了8.41%，热力完善度提高了6.46个百分点;减小最小传质压差和提高汲取液入口浓度，可以提高多物流PRO过程的净输出功。　　（3）为了探究多物流PRO发电系统能效和经济性能，提出了多物流PRO发电系统的设计方法，建立了PRO发电系统能效性-经济性模型，分析了传质网络结构和运行参数对多物流PRO系统能效性和经济性的影响。研究结果表明，传质网络PRO模块数量越多，膜面积需求越大;集成设计的多物流PRO系统有较高的净输出功和热力完善度，但功率密度较低;采用集成设计可以有效提高多物流PRO发电系统的经济性，与独立设计的系统相比，集成设计的系统的平准化度电成本降低了5.92%;在汲取液和供给液入口渗透压分别为8.0/6.5MPa和1.0/1.4MPa的条件下，最小传质压差取1.4MPa时系统经济性能达到最优，最小传质压差取值过小或过大都会降低系统经济性能;提高汲取液的入口渗透压可以提高系统的净输出功和功率密度，并降低平准化度电成本。

关键词：压力延迟渗透盐差发电系统结构设计能量转换极限能效性经济性

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反渗透和压力延迟渗透耦合脱盐系统的能效优化研究

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化工学报 2019年第2期70卷 617-624页

作者：王沈晗康仑巍张冰剑陈清林潘明何畅中山大学化学工程与技术学院广东省石化过程节能工程技术研究中心广东广州510275

针对开环和闭环两类结构的反渗透-压力延迟渗透耦合脱盐系统进行了模型构建与系统优化分析。首先,以标准化比能耗为目标函数,构建了开环结构和闭环结构耦合系统的非线性约束优化模型。在优化模型中,引入包括半透膜性能、操作状态及设计... 详细信息

针对开环和闭环两类结构的反渗透-压力延迟渗透耦合脱盐系统进行了模型构建与系统优化分析。首先,以标准化比能耗为目标函数,构建了开环结构和闭环结构耦合系统的非线性约束优化模型。在优化模型中,引入包括半透膜性能、操作状态及设计变量的无量纲参数组,建立反渗透和压力延迟渗透单元过程的特征方程以简化模型。同时,为了保证比较的公平性,开环结构的总体能耗中额外包含了预处理和后处理能耗。通过求解上述优化模型,系统地比较和分析了无量纲半透膜总面积和水回收率同时变化导致的最优标准化比能耗、膜面积分配和操作压力的变化规律。结果表明,在水回收率处于正常水平(≤0.55)且系统总面积充足(≥0.9)时,闭环结构在节能及减少预处理费用方面比开环结构具有更明显优势。

关键词：反渗透压力延迟渗透脱盐优化模型标准化比能耗无量纲参数

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多阶段逆渗透及压力延迟渗透海水淡化程序之能耗分析与成本评估

多阶段逆渗透及压力延迟渗透海水淡化程序之能耗分析与成本评估

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作者：泽木直美国立台湾大学

学位级别：硕士

逆渗透(RO)已广泛应用在海水淡化技术来生产饮用水。尽管在过去几十年中开发了压力交换器(PXs)等能量回收设备(ERD)，并且膜技术得到了显着改进，但RO仍然是生产饮用水最耗能的替代方法。本文提供为多阶段逆渗透和压力延迟渗透(PRO)混... 详细信息

逆渗透(RO)已广泛应用在海水淡化技术来生产饮用水。尽管在过去几十年中开发了压力交换器(PXs)等能量回收设备(ERD)，并且膜技术得到了显着改进，但RO仍然是生产饮用水最耗能的替代方法。本文提供为多阶段逆渗透和压力延迟渗透(PRO)混合程序之能耗分析与成本评估。首先，根据第一原理建立单段、两段、多阶段RO-PX模型。于特定假设之下，发现多阶段RO-PX的最佳段比率为x=1，并且两段程序显示出一定的能源效率改善。其次，将PRO模型添加到多阶段RO-PX模型中，讨论了三种多阶段混合过程；一个不带直接给水流量(混合程序A)，一个带直接给水流量(混合程序B)，一个带直接给水流量与涡轮机(混合程序C)。接着由MATLAB 2018b进行所有模拟，并基于标准化比能耗(NSEC)评估效能。添加PX在NSECmin上有重大改进。单段RO-PX的NSECmin=1.88，与无PX的过程相比，此值小59 %。当忽略废水泵时，与RO-PX程序相比，添加PRO还可以降低NSECmin。RO阶段的增加也有助于降低能耗；但是，它的影响仅在最初的几阶段才明显，最终达到极限。与单段过程相比，两段操作显示NSECmin有一定的改进。因此，基于两段RO对混合程序进行成本评估，并将其与两段RO-PX进行比较。当电价设置为0.10 US$/kWh时，所有混合程序之总水价(TWP)都会变高。然而，当废水预处理被忽略时，混合程序在不同的电价下显示出一定的优势。在低电价地区，RO-PX相较于有添加PRO之混合程序更具竞争力，而在高电价地区，混合程序A与混合程序C则较具竞争力。其中混合程序C对电价不敏感，因此在电价高且水价低的地区也具竞争力。废水预处理、废水泵以及PRO膜之发展是实际操作一步开发的关键。

关键词：多阶段逆渗透压力延迟渗透压力交换器标准化比能耗总水价

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压力延迟渗透发电技术的影响因素探究

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化学工业与工程 2018年第1期35卷 56-62页

作者：刘艳秋王越段亚威张梦轲徐世昌天津大学化工学院天津300072 天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室天津300072

压力延迟渗透技术作为提取盐差能的一种有效方法,已在海洋新能源开发方面展现出巨大潜力,提高盐差能发电效率是目前压力延迟渗透技术尚需解决的重要问题之一。以压力延迟渗透过程膜的水通量和功率密度为评价指标,重点研究了料液流动方... 详细信息

压力延迟渗透技术作为提取盐差能的一种有效方法,已在海洋新能源开发方面展现出巨大潜力,提高盐差能发电效率是目前压力延迟渗透技术尚需解决的重要问题之一。以压力延迟渗透过程膜的水通量和功率密度为评价指标,重点研究了料液流动方式、流速和浓度等因素对压力延迟渗透过程性能的影响。结果表明,采用逆流方式、增大浓度差、提高流速均有利于提高压力延迟渗透过程中的水通量和功率密度,其中,单侧增加原料液浓度,水通量和功率密度均呈逐渐降低趋势;单侧增加驱动液浓度,水通量和功率密度均呈逐渐上升趋势。选取河水-正渗透浓盐水模拟体系,采用逆流操作,在压力差为1 200 k Pa条件下,提升原料液流速效果更优;驱动液流速为1.0 L·min-1,原料液流速从0.5 L·min-1提升到2.0 L·min-1时,水通量提升了17.3%,功率密度也从8.01 W·m-2增加到9.39 W·m-2。

关键词：压力延迟渗透盐差能水通量功率密度反向盐通量

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压力延迟渗透过程水通量的模型与验证

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环境工程学报 2016年第12期10卷 6827-6832页

作者：宫徽王凯军清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

近年来,盐差能作为一种来源广泛、储量可观的绿色可再生能源受到广泛关注。其中,压力延迟渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是一种基于渗透过程的极具前景的盐差能利用技术。压力延迟渗透过程中的水通量与最终的能量产出密切相关,因... 详细信息

近年来,盐差能作为一种来源广泛、储量可观的绿色可再生能源受到广泛关注。其中,压力延迟渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是一种基于渗透过程的极具前景的盐差能利用技术。压力延迟渗透过程中的水通量与最终的能量产出密切相关,因此建立水通量模型对该过程的机理研究、系统设计都具有重要意义。初步建立了在考虑浓差极化和反向盐渗透影响时,压力延迟渗透过程的水通量模型,并使用不同浓度Na Cl汲取液(0.5、1和2 mol·L^(-1))进行了实验实证。模型在低渗透压汲取液条件下拟合良好。此外,为了进一步提高拟合精度,从模型推导和实验测定2个方面分别讨论了可能的提高途径。

关键词：压力延迟渗透正渗透反渗透数学建模

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双级压力延迟渗透发电过程性能的参数分析与优化

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计算机与应用化学 2017年第11期34卷 875-882页

作者：王沈晗张冰剑陈清林潘明何畅中山大学化学工程与技术学院广东省石化过程节能工程技术研究中心广东广州510275

压力延迟渗透技术作为一种有效回收盐差势能的方法,正受到学术界的广泛的关注。本文首次对双级压力延迟渗透的产能过程进行了参数分析及优化。该双级过程中,第一级膜装置的加压高浓度盐水汲取液被稀释后直接通入第二级膜装置作为汲取液... 详细信息

压力延迟渗透技术作为一种有效回收盐差势能的方法,正受到学术界的广泛的关注。本文首次对双级压力延迟渗透的产能过程进行了参数分析及优化。该双级过程中,第一级膜装置的加压高浓度盐水汲取液被稀释后直接通入第二级膜装置作为汲取液,且第二级中通入的进料液浓度低于第一级。同时,通过系统性地结合设计参数、操作参数和性能参数,并考虑了浓度极化影响,构建以标准化比产能量为评价指标的多参数优化模型。结果表明,多级压力延迟渗透过程较单级过程有着更高的产能效率,并且在产能方面有着更大的提升潜力。在接近热力学平衡的状态下,双级压力延迟渗透过程的标准化比产能量可达单级过程的两倍以上。最后,浓度极化对双级压力延迟渗透产能性能的影响在文中也进行了讨论。

关键词：压力延迟渗透盐差势能优化模型浓度极化标准化比产能量

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压力延迟渗透过程浓差极化现象对膜性能的影响研究

压力延迟渗透过程浓差极化现象对膜性能的影响研究

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第九届全国膜与膜过程学术报告会

作者：王越刘艳秋王红柳张倩天津大学化工学院化学工程研究所天津300350 天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室天津300350

压力延迟渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是利用盐度梯度差从不同浓度的两种水溶液中提取能量的一种技术.论文首先基于影响PRO过程性能的四个主要因素：稀释的外浓差极化(DECP)、浓缩的内浓差极化(CICP)、浓缩的外浓差极化(CECP)... 详细信息

压力延迟渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是利用盐度梯度差从不同浓度的两种水溶液中提取能量的一种技术.论文首先基于影响PRO过程性能的四个主要因素：稀释的外浓差极化(DECP)、浓缩的内浓差极化(CICP)、浓缩的外浓差极化(CECP)和反向盐通量(RSF),建立了PRO过程水通量理论模型和膜功率密度理论模型.分实际情形、理想情形、单独忽略某个影响因素等多种工况,研究分析了不同溶液浓度及操作压力等条件对系统性能的影响规律,结果表明：当原料液为去离子水,驱动液浓度为0.5M时,随着△P由2.0升高到12 bar,水通量由16.52 L·m-2·h-1降低到8.97 L·m-2·h-1,膜功率密度由0.918 W/m2增加到2.99 W/m2,压力差为12 bar时,膜功率密度最大;当驱动液浓度增加到0.6M时,水通量和功率密度的变化趋势不变;当驱动液浓度保持0.6M,原料液浓度由O.01M增加为0.05M时,单独忽略CICP影响因素得到的水通量和功率密度与实际情形相比明显增大.各个影响因素对PRO水通量影响的显著度排序：当原料液为去离子水时,DECP影响程度最大,其次是RSF和CICP,而CECP影响程度最小;当原料液为氯化钠溶液时,CICP影响程度最大,其次是RSF和DECP,而CECP影响程度最小.其次,针对模拟研究中的四种情况,利用实验室建立的PRO性能评价系统,研究分析了PRO过程中的水通量和膜功率密度规律,结果表明：当原料液为去离子水,驱动液浓度为0.5M时,随着△P由2.0升高到12 bar,水通量由15.71 L·m-2·h-1降低到8.75 L·m-2·h-1,膜功率密度由0.87W/m2增加到2.92 W/m2,压力差为12 bar时,膜功率密度最大;分别改变原料液和驱动液浓度,水通量和功率密度变化趋势不变;实验结果与模拟结果间的误差低于5％,具有较好的一致性,证明了PRO过程水通量和膜功率密度理论模型的合理性.最后,采用量化分析方法研究了不同类型浓差极化对渗透压衰减的贡献关系,结果表明：保持驱动液与原料液压差恒为0.5 bar时,随着原料液浓度由0M增加到1.5M,CICP引起的渗透压衰减率由7.7％升高到50.4％,从而导致膜两侧的有效渗透压差所占的比重由81.0％降低到39.4％,水通量也由11.55L·m-2·h-1降低到1.40L·m-2·h-1.

关键词：压力延迟渗透浓差极化反向盐通量水通量功率密度

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有机污染对天然海水驱动PRO工艺效能的影响

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中国环境科学 2025年第6期 3143-3150页

作者：王一涵鞠欣雨郑成龙朱宇洁黄志超王涛路孝振王琳李照陈飞勇山东建筑大学市政与环境工程学院湖南大学土木工程学院山东建筑大学资源与环境创新研究院

以天然海水作为汲取液,考察了海藻酸钠(SA)和牛血清蛋白(BSA)两种模型污染物对压力延迟渗透工艺(PRO)效能及膜两侧的有机污染影响.研究表明,当原料液含有污染物时,支撑层内部的污染是造成通量下降的主要原因,其中SA和BSA的通量分别下降... 详细信息

以天然海水作为汲取液,考察了海藻酸钠(SA)和牛血清蛋白(BSA)两种模型污染物对压力延迟渗透工艺(PRO)效能及膜两侧的有机污染影响.研究表明,当原料液含有污染物时,支撑层内部的污染是造成通量下降的主要原因,其中SA和BSA的通量分别下降了42.54%和30.99%.相比于过滤SA的情况下,过滤粒径更小的BSA会堵塞支撑层内部孔隙进而造成更为严重的膜污染.而汲取液中含有模型污染物时,过滤结束时SA的通量比BSA的通量低10.08%,且污染主要集中于膜表面.这主要是因为活性层侧施加的压力和海水中二价金属阳离子的存在导致粘度较高的SA更容易在膜表面聚集并发生交联,从而形成比小分子BSA更为紧密的污染层进而加重了膜污染.通过XDLVO理论发现,SA添加在汲取液一侧的界面能垒比在原料液一侧更小,因此其与膜活性层侧的排斥作用更小,膜污染更加严重.而BSA则与之相反,与膜支撑层一侧排斥力更小,表明BSA在原料液一侧时具有更严重的膜污染行为,从而造成更严重的通量损失.

关键词：压力延迟渗透有机污染海水界面能垒

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