[发明专利]一种用于正渗透过程的离子液体汲取液及其循环再生方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种用于正渗透过程的离子液体汲取液及其循环再生方法和系统。

背景技术

正渗透技术利用膜两侧溶液中水的化学势差对物质进行分离，由于其不需要外加压力、低能耗、耐污染的特点，逐渐成为一种新兴的膜技术在国际上受到越来越多的关注，在海水淡化、绿色能源、航空航天、食品医药浓缩等行业有着广泛的应用前景。

正渗透汲取液是影响正渗透技术的关键因素之一，目前常用的正渗透汲取液包括碳酸氢铵汲取液，氯化钠、硫酸钠、硫酸镁等无机盐汲取液，以及葡萄糖、果糖等生物分子汲取液。碳酸氢铵作为汲取液，通过精馏的办法将碳酸氢铵分解为二氧化碳和氨气进行回收，一方面氨气为腐蚀性气体，对操作安全和环境污染有一定的隐患，设备要求也较高；另一方面其再生过程能耗较高，需大量热量，且易起泡沫，氨易残留污染产水。无机盐汲取液的再生过程通常采用反渗透回收工艺，受渗透压影响，无机盐汲取液只能浓缩至8-12％以上，水回收率较低。以糖类、饮料粉作汲取液，稀释后的汲取液可供直接饮用，无需再生，但该类汲取液一般用作汲取水袋，适用于军事、野外救生等，不具有普适性。

优良的汲取液需具有两个性质，一方面它要与原料液之间有足够的渗透压差，这是正渗透过程的驱动力，渗透压差越大，过程驱动力就越大，使纯水源源不断地从原料液测渗透到汲取液一侧，所以汲取液自身的渗透压直接影响正渗透的运行效率；另一方面，汲取液再生是正渗透工艺的主要能耗部分，再生过程的难易程度和经济性直接关系正渗透工艺的能耗与运行成本，因此汲取液应较容易的通过相关方法实现浓缩或分离，以获得纯水并重复利用维持正向渗透的推动力。同时，汲取液还应具备安全无毒、性质稳定、反应惰性、对膜无污染等特性。

发明内容

针对目前正渗透技术的缺陷，本发明提供了一种用于正渗透过程的离子液体汲取液及其循环再生方法和系统，利用离子液体水溶液具有低临界共溶温度以及较高渗透势的性质，提高正渗透过程推动力并实现了温和条件下汲取液的再生重复利用，提高了正渗透技术的经济性和工业应用潜力。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种用于正渗透过程的离子液体汲取液，该汲取液是具有低临界共溶温度的离子液体水溶液，其中，离子液体水溶液中离子液体的质量分数为10％～80％。

所述离子液体为一种离子液体或多种离子液体的混合物。

一种用于正渗透过程的离子液体汲取液循环再生方法，该方法通过正渗透过程对原料液进行浓缩后，将稀释后的离子液体汲取液进行升温，离子液体与水会产生分层现象，相分离后的离子液体相作为新的离子液体汲取液循环回用。

稀释后的离子液体汲取液进行升温的温度控制在40℃～70℃。

一种用于正渗透过程的离子液体汲取液循环再生系统，包括原水箱、汲取液箱、正渗透装置、浓水箱、稀释汲取液箱，换热器、相分离器和淡水箱；所述原水箱、正渗透装置和浓水箱依次连通构成一个原料液浓缩单元，所述原水箱与正渗透装置的原料液入口相连，所述浓水箱与正渗透装置的原料液出口相连；所述汲取液箱、正渗透装置、稀释汲取液箱、换热器和相分离器依次连通构成一个汲取液循环单元，所述汲取液箱的出水口与正渗透装置的汲取液入口相连，所述稀释汲取液箱的进水口与正渗透装置的汲取液出口相连，所述稀释汲取液箱的出水口与换热器的进水口相连，所述换热器的出水口与相分离器相连；所述相分离器的出口分成两路，一路支管与淡水箱相连，另一路支管与汲取液箱的进水口相连。

所述换热器的热源可以为低品位热源和/或废热。

离子液体汲取液从汲取液箱经管路进入正渗透装置，将来自原水箱中的原水浓缩，浓缩后的原水进入浓水箱，稀释后的离子液体汲取液进入稀释汲取液箱，换热器与稀释汲取液箱相连，对稀释后的离子液体汲取液进行升温实现离子液体与水的分相，然后进入相分离器实现离子液体相和水相的分离，分离后的水相经管路进入淡水箱，离子液体相经管路进入汲取液箱循环使用。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明以具有低临界共溶温度的离子液体水溶液为汲取液，在具有较高渗透压的基础上，利用离子液体低温时与水互溶，温度升高时与水分层的性质，可以实现温和条件下汲取液的再生利用，利用低品位热源或废热资源，极大降低正渗透汲取液再生工艺的能耗和工艺复杂程度，提高了正渗透技术的实用性，同时具有渗透压高、水通量大的特点。

附图说明

图1为本发明所涉及的离子液体汲取液循环再生系统结构示意图。