耗能減至1/4、濃縮率提升2.4倍之濃縮技術

 

刊登日期:2021/10/21
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日本東芝發表開發了一項與既有濃縮方法相比,能源使用可減少至4分之1、濃縮率高達2.4倍,適用於正滲透膜法之滲透壓物質。新技術利用滲透壓原理讓濃縮對象的水溶液自發性去除水分,藉此達到能源化之目的。

目前濃縮處理多採蒸餾法、逆滲透膜法,但兩者皆須使用大量能源,且會因加熱、壓力造成有價物質劣化的問題。有鑑於此,東芝即利用從低溫、非加壓濃縮處理的正滲透膜法,開發出藉由注入高濃度水溶液,促進水分自發性移動之滲透壓物質,實現了省能源之高濃縮處理與高度水分離性。

一般逆滲透膜法約消耗4 kWh/m3 的能量,而正滲透膜法則是1 kWh/m3,因此新技術可望將耗能減少至4分之1。東芝開發的滲透壓物質溶解於水溶液後,滲透壓溶液經過濃縮處理可簡單地與水分分離,滲透壓物質即可予以反覆再利用。在一項以食鹽水溶液為模擬液的濃縮實驗中,模擬液的水分往滲透壓溶液移動,鹽分濃度最終上升至19%。相對於既有逆滲透膜的鹽分濃度只有8%,利用新技術的鹽分濃度提升了2.4倍。

此外,將接收了模擬液水分而被稀釋的滲透壓溶液加溫至70℃之後,二氧化碳脫離,滲透壓物質與水分分離,進而達成100℃以下的低溫熱再生與高度水分離性。東芝也表示,排熱可利用於滲透壓水溶液與水的分離,而脫離的二氧化碳則可循環利用於滲透壓溶液的生成。

與逆滲透膜法相比,新開發的正滲透膜法具有高濃縮率與高度水分離性,可望適用於常溫常壓環境下的有價物質高濃縮系統、排水高濃縮之再利用系統等領域,應用於化學醫藥品的製造、廢液處理、稀土金屬回收等用途,並帶來資源再利用、降低環境負荷之效果。


資料來源: https://www.global.toshiba/jp/technology/corporate/rdc/rd/topics/21/2109-04.html
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