本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體的涉及一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝。
背景技術(shù)：
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人口的快速增長以及化石燃料的消耗使得水和能源成為世界上最重要的2種資源。水短缺和能源危機(jī)困擾著世界上的許多地區(qū)，據(jù)報(bào)道世界上超過12億人缺乏干凈健康的飲用水，嚴(yán)重地制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步以及人民生活水平的提高。淡水存在于江河湖泊、高山積雪和冰川、地下土壤巖石及大氣當(dāng)中，然而淡水占水資源的比例很小，地球表面總水量的97.3％為海水，淡水資源的日益緊張使得越來越多的國家和地區(qū)大力發(fā)展海水淡化技術(shù)，向海洋要淡水。海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，從早期的蒸餾法、溶劑萃取法到近期的膜法都取得了很大的成就，但它們高能耗、設(shè)備投資大等缺點(diǎn)使越來越多的研究者尋求新的更高效、節(jié)能的海水淡化技術(shù)。近期有關(guān)學(xué)者提出了正滲透膜技術(shù)，使用該技術(shù)進(jìn)行海水脫鹽，能耗可降低至0.84kWh/m3，比反滲透法低72.1％，正滲透技術(shù)不需外壓、節(jié)能的突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是海水淡化的一種新型脫鹽技術(shù)，有不可替代的優(yōu)勢。
在正滲透過程中，水在滲透壓作用下，從低滲透壓側(cè)擴(kuò)散至高滲透壓側(cè)溶液中，即從純水一側(cè)滲入濃鹽水一側(cè)，其基本原理是在純水一側(cè)加入某種溶質(zhì)，制成汲取液或驅(qū)動(dòng)液，利用其產(chǎn)生的高于鹽水的滲透壓，使鹽水中的水通過膜進(jìn)入汲取液中，然后將汲取液與水分離，得到凈水。我國的海水淡化技術(shù)還處于發(fā)展時(shí)期，對(duì)正向滲透技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的關(guān)注還很少，技術(shù)尚不是很成熟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，該處理工藝效率高，膜污染小，正滲透汲取液利用率高，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)將原水加熱后通過正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(2)將步驟(1)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到50-100℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為10-30℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述正滲透膜為氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述氧化石墨烯/醋酸纖維素正滲透膜中，氧化石墨烯的含量為0.15wt％。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液是由檸檬酸改性磁性納米粒子和蒸餾水組成，所述檸檬酸鈉改性磁性納米粒子是利用檸檬酸鈉對(duì)四氧化三鐵磁性納米粒子進(jìn)行修飾得到的。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備方法包括以下步驟：
a)將氯化鐵和氯化亞鐵分別溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，2000-3000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌30-60min，然后加熱至70-90℃，持續(xù)攪拌2-6h，自然冷卻至室溫，然后在5000-7000rpm下，離心10-20min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空條件下烘干，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至80-100℃劇烈攪拌1-2h，然后在5000-8000rpm下離心10-20min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在500-1000W的功率下超聲30-50min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述氯化鐵和氯化亞鐵的物質(zhì)的量比為1：(2-4)。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述真空烘干的條件為：-16～-18℃下，干燥12-18h。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟b)中，所述劇烈攪拌的轉(zhuǎn)速為8000-10000rpm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明采用氧化石墨烯/醋酸纖維素膜作為正滲透膜，其耐污染性能好，選擇滲透性好；
另一方面本發(fā)明采用的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的滲透壓高、與水分離再生容易，穩(wěn)定性好，可以重復(fù)利用，有效提高了海水淡化的效率，降低了成本。
具體實(shí)施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備
a)將氯化鐵和氯化亞鐵以物質(zhì)的量比為1:2分別溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，2000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌30min，然后加熱至70℃，持續(xù)攪拌2h，自然冷卻至室溫，然后在5000rpm下，離心10min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空-16～-18℃下，干燥12h，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至80℃，在8000rpm下攪拌1h，然后在5000rpm下離心10min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在500W的功率下超聲30min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液；
(2)海水淡化處理：
將原水加熱后通過氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(3)汲取液的回收
將步驟(2)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到50℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為10℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。
實(shí)施例2
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備
a)將氯化鐵和氯化亞鐵分別以物質(zhì)的量比為1:4溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，3000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌60min，然后加熱至90℃，持續(xù)攪拌6h，自然冷卻至室溫，然后在7000rpm下，離心20min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空-16～-18℃下，干燥18h，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至100℃，在10000rpm下攪拌2h，然后在8000rpm下離心20min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在1000W的功率下超聲50min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液；
(2)海水淡化處理：
將原水加熱后通過氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(3)汲取液的回收
將步驟(2)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到100℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為30℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。
實(shí)施例3
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備
a)將氯化鐵和氯化亞鐵分別以物質(zhì)的量比為1:2.5溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，2500轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌40min，然后加熱至75℃，持續(xù)攪拌3h，自然冷卻至室溫，然后在5500rpm下，離心15min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空-16～-18℃下，干燥14h，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至85℃，在8500rpm下攪拌1.2h，然后在6000rpm下離心10min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在600W的功率下超聲35min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液；
(2)海水淡化處理：
將原水加熱后通過氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(3)汲取液的回收
將步驟(2)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到60℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為15℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。
實(shí)施例4
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備
a)將氯化鐵和氯化亞鐵分別以物質(zhì)的量比為1:3溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，2000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌40min，然后加熱至80℃，持續(xù)攪拌4h，自然冷卻至室溫，然后在6000rpm下，離心20min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空-16～-18℃下，干燥16h，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至90℃，在9000rpm下攪拌1.4h，然后在7000rpm下離心10min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在700W的功率下超聲40min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液；
(2)海水淡化處理：
將原水加熱后通過氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(3)汲取液的回收：
將步驟(2)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到70℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為20℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。
實(shí)施例5
一種高效環(huán)保的海水淡化處理工藝，包括以下步驟：
(1)檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液的制備
a)將氯化鐵和氯化亞鐵分別以物質(zhì)的量比為1：3.5溶于100ml蒸餾水中，然后滴加到氫氧化鈉溶液中，在惰性氣體保護(hù)下，3000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌55min，然后加熱至85℃，持續(xù)攪拌5h，自然冷卻至室溫，然后在6500rpm下，離心20min，得到的沉淀洗滌至中性，在真空-16～-18℃下，干燥17h，得到四氧化三鐵磁性納米粒子；
b)向步驟a)制得的四氧化三鐵磁性納米粒子中加入檸檬酸鈉溶液，加熱至95℃，在9500rpm下攪拌1.6h，然后在7500rpm下離心20min，得到的沉淀洗滌后再次離心，如此重復(fù)2-5次，最后將離心后的沉淀在真空條件下烘干，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子；
c)將步驟b)制得的檸檬酸鈉改性磁性納米粒子與蒸餾水混合攪拌均勻，在800W的功率下超聲45min，得到檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液；
(2)海水淡化處理：
將原水加熱后通過氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的一側(cè)，檸檬酸鈉改性磁性納米粒子汲取液流入氧化石墨烯/醋酸纖維素復(fù)合正滲透膜的另一側(cè)，通過滲透作用完成海水淡化處理，得到稀釋的汲取液；
(3)汲取液的回收：
將步驟(2)得到的稀釋后的汲取液進(jìn)行加熱，加熱到80℃后，通入到滲透汽化組件的料液側(cè)，同時(shí)在滲透汽化組件的蒸汽冷凝側(cè)通入溫度為30℃的冷凝水，稀釋后的汲取液和冷凝水在滲透汽化膜兩側(cè)形成錯(cuò)流，得到濃縮后的汲取液，重新應(yīng)用于海水淡化處理。