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| Membranes 2020年高下载量文章合辑 | MDPI 编辑荐读 |
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本期推文为您精选了五篇Membranes期刊2020年高下载量文章，主题涉及污水处理、电渗析技术和膜蒸馏工艺等相关领域，欢迎广大学者阅读。
TOP1：Membrane Technologies in Wastewater Treatment: A Review
综述：膜技术在废水处理中的应用
Elorm Obotey Ezugbe et al.
https://doi.org/10.3390/membranes10050089
面对水资源短缺，全世界都在寻求各种可行的办法，以减少对有限淡水资源的过度开发。废水是最可靠的可用水资源之一。随着人口的增长，工业、农业和社会活动也会相应增加，以满足人类的大量需求。这些过程产生大量的废水，可回收用于多种用途。多年来，常规废水处理工艺在用于废水排放上取得一定成功。然而，为了使处理后的废水在工业、农业、农业等方面可重复利用，必须对其处理工艺进行改进。膜技术已成为从不同废水中进行回收利用的首选方法。本文概述了废水处理过程中膜技术的发展趋势和它们的优劣势。同时讨论了膜污染，膜清洁和膜组件，并提出了有关膜技术在废水处理应用中的研究建议。
基于介质通过膜的驱动力对膜技术的分类
TOP2：Electrodialysis Applications in Wastewater Treatment for Environmental Protection and Resources Recovery: A Systematic Review on Progress and Perspectives
综述与展望：电渗析在环境保护和资源回收废水处理中的应用
Alessandro Tamburini et al.
https://doi.org/10.3390/membranes10070146
本文对电渗析技术 (ED) 在废水处理中的应用进行了综述，并对其研究现状和发展前景进行了展望。离子交换膜是在电场作用下的膜分离过程，其中离子选择性地穿过离子交换膜。传统或非传统方式的ED已进行过多种废物或废水溶液处理的测试，包括各种工业过程、城市废水或盐水处理厂和动物养殖场的废水。选择性、高分离效率和无化学处理等特性使ED方法适合于海水淡化和其他具有显著环境效益的处理过程。ED技术可用于浓缩、稀释、脱盐、再生和定值操作，以回收废水和/或回收水和/或其他产品，如重金属离子、盐、酸/碱、营养物和有机物或电能。大量的研究活动旨在发展改善或全新的体系，来表明零排放或最低排放液体的方法在经济技术可负担得起并具有竞争力。尽管很少有真正的工厂已经安装，但最近的发展为在大量废水处理过程中大规模使用ED技术开辟了新的途径。
传统的电渗析技术示意图。
TOP3：Separation of Alcohol-Water Mixtures by a Combination of Distillation, Hydrophilic and Organophilic Pervaporation Processes
结合蒸馏、亲水和亲有机渗透蒸发工艺来分离酒精-水混合物
Andras Jozsef Toth et al.
https://doi.org/10.3390/membranes10110345
在精细化学工业中，特别制药业，其生产过程中会产生大量的废液和工业废溶剂。由于处理的成本问题使得该过程显得十分关键。因此需要开发循环再生技术，对废液进行再利用。在许多情况下，蒸馏技术被证明是一种很好的解决方案，但是在含水量高且挥发性成分少的混合物中，由于蒸汽消耗量大，该方法通常不具有成本效益，且在共沸混合物中存在分离限制。在当前工作中，膜工艺被认为是一种替代方法。通过低醇 (甲醇和乙醇) 水溶液混合物的处理证明了具有显著的渗透性。在过程模拟器环境中，通过添加的全蒸发模块对含酒精的过程废水进行了研究，并建立了八种不同的方法：亲有机性全蒸发、亲水性全蒸发、再循环亲水性全蒸发、动态有机性全蒸发、动态亲水性全蒸发、混合蒸馏-亲水性全蒸发、混合蒸馏-亲水性全蒸发以及再循环的混合蒸馏-亲水性全蒸发。
动态亲水渗透蒸发方法与再循环混合蒸馏-亲水性全蒸发方法流程图。
TOP4：Analysis of a Process for Producing Battery Grade Lithium Hydroxide by Membrane Electrodialysis
膜电渗析生产电池级氢氧化锂的工艺分析
Mario Grageda et al.
https://doi.org/10.3390/membranes10090198
为了从锂盐水中获得电池级氢氧化锂，对膜电渗析工艺进行了试验。当前，在常规程序中，将含Li+ 4–6 wt％的盐水被用于形成碳酸锂，并进一步生产氢氧化锂。该工艺的缺点是工序繁多，且采用石灰，使得成本高，且产生大量废物。本工作主要目的是在避免产生碳酸锂的同时证明获得电池级一水合氢氧化锂的可行性。并建立了实验室电池，用于研究电化学动力学和确定能量参数。测定了电流密度、电极材料、电解液浓度、温度和阳离子膜 (Nafion 115 and Nafion 117) 对电池性能的影响。测试表明，电流密度为1200 A/m2，温度在75–85℃之间，可以减少一定的电力消耗 (7.25 kWh/kg LiOH)。选择Nafion 117膜和低电解质浓度时，高纯度的产品在75℃以下获得。由此产生的关键电化学数据证明了中试规模的工艺能获得锂化合物。
膜电渗析法提取电池级氢氧化锂示意图。
TOP5：Modelling and Optimisation of Multi-Stage Flash Distillation and Reverse Osmosis for Desalination of Saline Process Wastewater Sources
多级闪蒸和反渗透用于盐法废水源脱盐的建模和优化
Andras Jozsef Toth
https://doi.org/10.3390/membranes10100265
人们对海水淡化的先进仿真方法越来越感兴趣。两种最常见的脱盐方法是多级闪蒸 (MSF) 和反渗透 (RO)。关于这类分离的研究成果很多，但由于其复杂性，其模拟过程显得困难，需要进行不断优化。特别是反渗透，很难建立模型，因为分离的液体同时依赖于膜材料。本研究的目的是建立含盐废水在流程环境下的稳态脱盐机会模型。研究了工业流程模拟程序:热脱盐的ChemCAD和膜分离的WAVE程序。利用工业数据验证了所建立的MSF模型的计算结果。可以认为，两种模拟装置都能将盐水含量从4.5 V/V%降低到0.05 V/V%。模拟结果与预期一致: MSF产率高，且反渗透过程简单，能耗低。这项研究的主要附加价值在于在广泛商用的计算机程序中对脱盐模拟进行比较。此外，在多级闪蒸的优化操作参数之间建立了复杂的函数，可以判断整个淡化厂闪蒸步骤的趋势。
多级闪蒸优化工艺与反渗透优化工艺流程图。
Membranes(ISSN 2077-0375;IF 3.094) 是MDPI组织出版的国际型开放获取期刊，出版与膜科学相关基础理论和应用方面的科技论文。期刊研究范围涵盖非生物膜和生物膜科学和技术，包括膜动力学，膜的制备和表征及其在化工、环境、能源、医学和食品工业中的应用等方向，包括膜化学、物理、工程和生物学等研究领域。目前期刊已被SCIE、Scopus、Ei Compendex、SciFinder和Polymer Library等数据库收录。Membranes采取单盲同行评审，一审审稿周期约为11.5天，文章从接收到发表上线仅需2.7天。
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