久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 日常生活中清潔水供應至關重要。海水約占地球總水量的 97%，是潛在的淡水資源。

但海水脫鹽能量成本很高，因此面臨挑戰。

正向滲透(FO)是一種新興的海水淡化技術，可以通過半透膜的滲透壓梯度產生淡水[1]。

與反滲透(RO)等壓力驅動的膜分離過程不同，FO是自發的過程，具有以下2點要素：

(1)在低滲透壓溶液（進料溶液）和高滲透壓溶液（滲透液）之間存在半透膜；

(2)膜有滲透壓梯度。水從進料溶液中滲透汲取后，稀釋的汲取溶液需要濃縮重新恢復原有的滲透壓。

FO 與再生汲取溶液相結合，可連續生產淡水。因此，如果汲取溶液再生簡單、節能，則 FO 用于海水淡化所需的能量就會比RO 低[2]。

半透膜和汲取溶質是兩個影響FO 性質的關鍵因素。許多研究人員集中于開發 FO 膜，汲取溶質最近才引起關注。理想的汲取溶質不僅應具有較高的滲透壓力，還應盡量減少反溶質通量以降低補充價格。

此外，簡單的再生方法也是必不可少的低能源成本要素。已經推薦了大量的新型汲取溶質以降低反通量和較低再生價格。它們通常分為無機、有機汲取溶質，其它的汲取溶質包括刺激響應化合物和親水磁性納米粒子[3]。

研究證明，盡管無機鹽類汲取溶質，如碳酸銨、二氧化硫等還存在反流和膜破損等問題有待解決，但是有希望用于節能的海水淡化[4]。基于有機分子的汲取溶質，如 Ge等[5]人研究的聚丙烯酸鈉(PAA-Na)具有高滲透壓和低反通量，且超濾和膜蒸餾 (MD)已表明該汲取溶液可再生。

實驗室規模的FO-MD過程

最近，基于刺激響應化合物和納米結構的汲取溶質成為新的研究熱點，這主要是由于其新的再生方法，如溫度或 CO2 引起的相分離或磁場捕獲。

Wang等[6]在水凝膠(PNIPAM-C)中加入光吸收碳粒子或石墨烯，利用太陽能完成再生過程。這些水凝膠在體積相轉移溫度(VPTT)吸收水，在溫度高于VPTT 時排除水。碳粒子和石墨烯強化太陽能吸收，當水凝膠復合物暴露于陽光下可提高復合凝膠的溫度。

Stone等[7]將可轉換的極性溶劑(SPS)與二氧化碳、水、三級胺混合作為新的汲取溶質。通過氮或空氣溫和加熱(60℃)所引起的極性向非極性相的轉移，SPS能自發的從水中分離。功能化的 MNPs 也被認為是有應用前景的汲取溶質，由于可通過磁場再生并減少凝聚，MNPs 近年來很受關注。

為了避免使用高強度磁場和減少MNPs 凝聚，Zhao等[8]用熱響應性共聚物聚(4-磺酸基苯乙烯鈉)-co-聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PSSS-PNIPAM)對 MNPs 進行修飾。當溫度高于臨界溶液溫度(LCST)時，經修飾的 MNPs 會自發凝聚成大尺寸顆粒，這使在低磁場強度或使用超濾進行有效分離成為可能。盡管該方面的研究有了很大進展，開發具有高滲透壓、低粘度、最小反溶質通量、與 FO 膜相容性好的 FO 汲取溶質仍舊是挑戰性課題。

G 2.5PAMAM-COONa的合成

PAMAM 樹枝狀分子具有高度支化的樹狀結構，通過改變核心與表面結構，PAMAM 可用于不同的領域[9]，如藥物運載、納米粒子合成、催化劑等。如果PAMAM 外端基用親水基團進行修飾，如-COONa 或-SO3Na，這些基團在溶液中高度解離，可提供高滲透壓。

此外，PAMAM 有相對大的分子體積，這利于反溶質通量最小化。與線型聚電解質比較，PAMAM 的超支化結構可以降低溶液粘度，降低內濃度極化（ICP）對于 FO 水通量的不利影響[10]。PAMAM無毒，具有生物相容性。Adham等[11]測量了樹枝狀分子溶液的滲透壓，但在FO 中用樹枝狀分子使海水脫鹽還未見報道。

新加坡國立大學的XianmaoLu等[12]人合成了端基為羧酸鈉的PAMAM(PAMAM-COONa)。他們將其用作汲取溶質，對海水淡化進行了研究。

以DI水為進料溶液，1.5、2.5、3.5和4.5代PAMAM-COONa的水溶液(33.3wt%) (a)相對粘度；(b)滲透度和水通量，在PRO模式下獲得水通量

1.5、2.5、3.5和4.5代PAMAM-COONa和NaCl的反溶質通量

與現有的 FO 汲取溶質比較，PAMAM-COONa 有如下優點：

(1) 由于具有大量的-COONa 基團，它的水溶液能產生高滲透壓；

(2) PAMAM-COONa 溶液粘度低，能降低內濃度極化（ICP），減少對 FO 水通量的不利影響；

(3) PAMAM-COONa體積較大，利于減少反溶質通量。

1.5、2.5、3.5和4.5代PAMAM-COONa水溶液(33.3%)的分子量、相對粘度、滲透度、FO過程水通量和反溶質通量

作者用 2.5 代 PAMAM-COONa 作為汲取溶液(33.3%)以及市售 HTIFO 膜，對新加坡海岸的海水進行了 FO 實驗。結果證明，其達到了 9Lm -2 h -1 的高水通量。

此外，與 NaCl 比較，PAMAM-COONa 的反溶質通量降低。FO 實驗過后，用膜蒸餾方法再次濃縮稀釋的 PAMAM-COONa 溶液，可恢復其原始滲透壓并用于海水淡化，使汲取溶質再生。

除了淡化海水，基于樹枝狀分子的 FO 汲取溶質還可用于水處理和蛋白質富集等領域。

----

by：威海晨源分子新材料有限公司
亞洲首家研發與生產樹枝狀聚合物的高新技術企業