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技术方案

本发明专利技术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，该汲取液是具有低临界共溶温度的离子液体水溶液，在低于其低临界共溶温度条件下对原料液进行汲取，将原料液浓缩后，汲取液通过升温至低临界共溶温度以上分成离子液体相与水相，经分液处理后的离子液体循环回用于正渗透过程。本发明专利技术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，实现了温和条件下汲取液的再生重复利用，可利用低品位热源或废热资源，极大降低了正渗透汲取液再生过程的能耗，提高了正渗透技术的经济性，同时具有渗透压高、水通量大的特点。

Ionic liquid absorbing liquid for positive osmosis process and its cyclic regeneration method and system

The invention relates to a method for ionic liquid penetration process and draw liquid recycling method and system, the draw solution with ionic liquid aqueous solution with low critical solution temperature, below the lower critical solution temperature under the condition of raw material liquid absorption, the raw material liquid concentration after the draw solution through heating to the lower critical solution temperature above into ionic liquid phase and water phase, the ionic liquid circulation liquid after treatment for forward osmosis process. The invention has low critical solution temperature and the properties of high osmotic potential by using ionic liquid aqueous solution under mild conditions, realizes the draw solution regeneration and reuse, can use the low-grade heat source or waste heat resources, greatly reducing the energy consumption of forward osmosis draw solution recycling process, provided economic high penetration technology, at the same time with the penetration of characteristics of high pressure, large water flux.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及水处理
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对目前正渗透技术的缺陷，本专利技术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。本专利技术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，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术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为本专利技术所涉及的离子液体汲取液循环再生系统结构示意图。1、原水箱2、汲取液箱3、正渗透装置4、浓水箱5、稀释汲取液箱6、换热器7、相分离器8、淡水箱具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：实施例1一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％。离子液体为一种离子液体或多种离子液体的混合物。此处对离子液体进一步进行说明，离子液体的阳离子包括但不限于季磷离子、季铵离子、咪唑离子中的一种或多种组合；离子液体的阴离子包括但不限于氟代羧酸离子、长链羧酸离子、苯磺酸离子、卤素离子、氨基酸离子中的一种或多种组合。应当说明的是，本专利技术的离子液体不限于上述所表述的。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1、汲取液箱2、正渗透装置3、浓水箱4、稀释汲取液箱5，换热器6、相分离器7和淡水箱8；原水箱1、正渗透装置3和浓水箱4依次连通构成一个原料液浓缩单元，原水箱1与正渗透装置3的原料液入口相连，浓水箱4与正渗透装置3的原料液出口相连；汲取液箱2、正渗透装置3、稀释汲取液箱4、换热器5和相分离器7依次连通构成一个汲取液循环单元，汲取液箱2的出水口与正渗透装置3的汲取液入口相连，稀释汲取液箱5的进水口与正渗透装置3的汲取液出口相连，稀释汲取液箱5的出水口与换热器6的进水口相连，换热器6的出水口与相分离器7相连；相分离器7的出口分成两路，一路支管与淡水箱8相连，另一路支管与汲取液箱2的进水口相连。换热器6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2经管路进入正渗透装置3，将来自原水箱1中的原水浓缩，浓缩后的原水进入浓水箱4，稀释后的离子液体汲取液进入稀释汲取液箱5，换热器6与稀释汲取液箱5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7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8，离子液体相经管路进入汲取液箱2循环使用。实施例2四丁基磷对甲苯磺酸盐离子液体水溶液为汲取液用于海水淡化：原水箱1中含盐量35000ppm的海水经泵输送至正渗透装置3，经含43wt％的四丁基磷对甲苯磺酸盐离子液体水溶液汲取后，浓缩至90000ppm进入浓水箱4，水通量为20L/m2h，汲取后的汲取液进入稀释汲取液箱5，然后经过换热器6升温至55℃，所用热源为临近电场的循环冷却水，然后进入相分离器7中进行分离，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于正渗透过程的离子液体汲取液，其特征在于，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％。

【技术特征摘要】
1.一种用于正渗透过程的离子液体汲取液，其特征在于，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％。2.根据权利要求1所述的用于正渗透过程的离子液体汲取液，其特征在于，所述离子液体为一种离子液体或多种离子液体的混合物。3.一种用于正渗透过程的离子液体汲取液循环再生方法，其特征在于：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。4.根据权利要求3所述的一种用于正渗透过程的离子液体汲取液循环再生方法，其特征在于：稀释后的离子液体汲取液进行升温的温度控制在40℃～70℃。5.一种用于正渗透过程的离子液体汲取液循环再生系统，其特征在于：包括原水箱(1)、汲取液箱(2)、正渗透装置(3)、浓水箱(4)、稀释汲取液箱(5)，换热器(6)、相分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭，郝晓翠，张欣，段梦姗，张琦，黄西平，
申请(专利权)人：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12