Zastosowanie procesu wymuszonej osmozy do odsalania i odnowy wody

Kabsch-Korbutowicz, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie procesu wymuszonej osmozy do odsalania i odnowy wody

Autorzy

Kabsch-Korbutowicz M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of forward osmosis to water desalination and reuse

Języki publikacji

Abstrakty

Proces wymuszonej osmozy (FO), nazywany też osmozą, inżynieryjną osmozą lub manipulowaną osmozą, jest membranowym procesem osmotycznym. Wykorzystuje on ciśnienie osmotyczne silnie stężonego roztworu odbierającego, jako siłę napędową, powodującą transport wody przez zwartą membranę polimerową ze strumienia zasilającego do odbierającego. W zależności od składu roztworu zasilającego i przeznaczenia uzyskanego produktu, etap ten może być jedynym wymaganym procesem. Jednakże w większości przypadków pełny układ, wykorzystujący proces wymuszonej osmozy, zawiera kolejny etap, polegający na regeneracji roztworu odbierającego i uzyskaniu czystej wody. Przewaga procesu wymuszonej osmozy nad klasycznymi technikami odsalania polega na mniejszej intensywności blokowania membran, mniejszym zużyciu energii, większej skuteczności retencji soli oraz większym strumieniu wody. Wymuszona osmoza jest coraz częściej stosowana jako proces separacyjny w oczyszczaniu ścieków, produkcji żywności i odsalaniu wód morskich lub słonawych.

Forward osmosis (FO), also known as osmosis, engineered osmosis or manipulated osmosis, is an osmotically driven membrane process. FO utilizes osmotic pressure of a highly concentrated draw solution as a driving force to transfer water from a feed solution to the draw solution through a dense polymeric membrane. Depending on the concentration of solutes in the feed and the intended use of the product, this stage may be the only process required. In most cases however, a complete FO system utilizing the forward osmosis contains a subsequent step for the draw solute regeneration to finally produce a clean water. Potential advantages of FO over classical desalination processes include its low fouling intensity, low energy consumption, higher salt rejection and higher water flux. It attracts growing attention as separation process in wastewater treatment, food processing, and seawater/brackish water desalination.

Słowa kluczowe

membrana odnowa wody gradient osmotyczny woda morska ścieki

membrane water reclamation osmotic gradient seawater wastewater

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2016

Tom

Vol. 38, nr 1

Strony

9--14

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Kabsch-Korbutowicz M.

malgorzata.kabsch-korbutowicz@pwr.edu.pl

Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

1. FAO: Hot Issues: Water Scarcity, 2013.
2. H. du TROCHET: Nouvelles Recherches sur l’Endosmose et l’Exosmose. J.-B. Baillière, Paris 1828.
3. G.W. BATCHELDER: Process for the demineralization of water. US Patent 3,171,799, 1965.
4. D.N. GLEW: Process for liquid recovery and solution concentration. US Patent 3,216,930, 1965.
5. B.S. FRANK: Desalination of sea water. US Patent 3,670,897, 1972.
6. R.E. KRAVATH, J.A. DAVIS: Desalination of seawater by direct osmosis. Desalination 1975, Vol. 16, pp. 151–155.
7. K. STACHE: Apparatus for transforming sea water, brackish water, polluted water or the like into a nutritious drink by means of osmosis. US Patent 4,879,030, 1989.
8. Q. GE, M. LING, T.S. CHUNG: Draw solutions for forward osmosis processes: Developments, challenges, and prospects for the future. Journal of Membrane Science 2013, Vol. 442, pp. 225–237.
9. T.Y. CATH: Emerging Applications for Water Treatment and Potable Water Reuse. Proc. of 36th International Conference on Environmental Systems, Norfolk (Virginia) 2006.
10. N.M. MAZLAN, D. PESHEV, A.G. LIVINGSTON: Energy consumption for desalination – a comparison of forward osmosis with reverse osmosis, and the potential for perfect membranes. Desalination 2016, Vol. 377, pp. 138–151.
11. J.R. McCUTCHEON, R.L. McGINNIS, M. ELIMELECH: A novel ammonia-carbon dioxide forward (direct) osmosis desalination process. Desalination 2005, Vol. 174, pp. 1–11.
12. L. CHEKLI, S. PHUNTSHO, J.S. KIM, J. KIM, J.Y. CHOI, J.-S. CHOI, S. KIM, J.H. KIM, S. HONG, J. SOHN, H.K. SHON: A comprehensive review of hybrid forward osmosis systems: Performance, applications and future prospects. Journal of Membrane Science 2016, Vol. 497, pp. 430–449.
13. M. ELIMELECH: Science and technology for sustainable water supply. Presentation at Your Drinking Water: Challenges and Solutions for the 21st Century, Yale University, Yale 2009.
14. M.M. LING, T.-S. CHUNG: Desalination process using super hydrophilic nanoparticles via forward osmosis integrated with ultrafiltration regeneration. Desalination 2011, Vol. 278, pp. 194–202.
15. M.M. LING, K.Y. WANG, T.-S. CHUNG: Highly water-soluble magnetic nanoparticles as novel draw solutes in forward osmosis for water reuse. Industrial & Engineering Chemistry Research 2010, Vol. 49, pp. 5869–5876.
16. J. KUCERA: Desalination. Water From Water. Wiley, 2014.
17. www.forwardosmosistech.com/forward-osmosis-membranes.
18. T.Y. CATH, J.E. DREWES, C.D. LUNDIN: A novel hybrid forward osmosis process for drinking water augmentation using impaired water and saline water resources. Water Research Foundation and Arsenic Water Technology Partnership, 2009.
19. R.K. McGOVERN, J.H. LIENHARD: On the potential of forward osmosis to energetically outperform reverse osmosis desalination. Journal of Membrane Science 2014, Vol. 469, pp. 245–250.
20. www.thenational.ae/uae/environment/pilot-uae-desalination-plants-just-months-away-from-full-operation.
21. R. VALLADARES LINARES: Hybrid membrane system for desalination and wastewater treatment integrating forward osmosis and low pressure reverse osmosis. PhD Thesis, Technische Universiteit Delft, Delft 2014.
22. V. YANGALI-QUINTANILLA, Z. LI, R. VALLADARES, Q. LI, G. AMY: Indirect desalination of Red Sea water with forward osmosis and low pressure reverse osmosis for water reuse. Desalination 2011, Vol. 280, pp. 160–166.
23. R. VALLADARES LINARES, Z. LI, V. YANGALI-QUINTANILLA, N. GHAFFOUR, G. AMY, T. LEIKNES, J.S. VROUWENVELDER: Life cycle cost of a hybrid forward osmosis - low pressure reverse osmosis system for seawater desalination and wastewater recovery. Water Research 2016, Vol. 88, pp. 225–234.
24. A. ACHILLI, T.Y. CATH, E.A. MARCHAND, A.E. CHILDRESS: The forward osmosis membrane bioreactor: A low fouling alternative to MBR processes. Desalination 2009, Vol. 239, pp. 10–21.
25. W.C. LAY, Q. ZHANG, J. ZHANG, D. McDOUGALD, C. TANG, R. WANG, Y. LIU, A.G. FANE: Study of integration of forward osmosis and biological process: Membrane performance under elevated salt environment. Desalination 2011, Vol. 283, pp. 123–130.
26. C.Y. TANG: Forward osmosis for desalination and wastewater treatment. Proc. of DSD International Conference, Hong Kong 2014.
27. P.G. NICOLL: Forward osmosis – a brief introduction. Proc. of The International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse, Tianjin (China) 2013.
28. www.pbs.org/wgbh/nova/next/tech/forward-osmosis.
29. J. MINIER-MATAR, A. HUSSAIN, A. JANSON, R. WANG, A.G. FANE, S. ADHAM: Application of forward osmosis for reducing volume of produced/process water from oil and gas operations. Desalination 2015, Vol. 376, pp. 1–8.
30. http://oasyswater.com/case-study-post/changxing.
31. M. XIE, M. ZHENGA, P. COOPER, W.E. PRICE, L.D. NGHIEM, M. ELIMELECH: Osmotic dilution for sustainable greenwall irrigation by liquid fertilizer: Performance and implications. Journal of Membrane Science 2015, Vol. 494, pp. 32–38.
32. Hydration Technology Innovations LLC, Personal Desalination and Water Filters (www.htiwater.com/divisions/personal_hydration/index.html).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-b211c397-c3d3-488e-b713-1a7f6980c242