近日，中国科学院安光所王中桢研究员、博士生周正涵联合安徽大学徐春燕副教授在高盐废水膜浓缩领域取得新进展。相关研究成果以《热响应性离子液体作为渗透辅助反渗透的可回收汲取溶质：实验、传输机制及工艺意义》“Thermo－responsive　ionic　liquids　as　recoverable　draw　solutes　for　osmotically　assisted　reverse　osmosis：　Experiments，　transport　mechanisms，　and　process　implications”为题，发表于膜分离领域期刊《膜科学杂志》Journal　of　Membrane　Science。

高盐废水主要产生于海水淡化、工业废水处理和非常规能源开发等生产过程中。这类废水有一个显著特点：随着水中盐分浓度不断升高，废水的渗透压力会迅速增大。这就导致传统的反渗透水处理技术弊端凸显，不仅运行时需要极高的操作压力，整体能耗也居高不下，很难满足高盐废水深度浓缩的处理需求。、

渗透辅助反渗透技术（OARO）是一种新型处理工艺，该技术通过引入汲取液，减小反渗透膜两侧有效渗透压差，为高盐废水进一步浓缩提供了新的膜处理路径。不过，目前主流的　OARO　体系多采用无机盐作为汲取液，后续想要再生回用汲取液再生、净化产出净水，依旧需要消耗大量电能，限制了其整体能效提升。

针对这一问题，研究团队提出将可回收的热响应离子液体作为汲取溶质，引入　OARO　处理过程，构建了一套热响应离子液体辅助　OARO　高盐废水浓缩体系。该体系一边利用离子液体提供额外渗透驱动力，推动废水浓缩进程；一边通过低品位余热诱导物质相分离，实现汲取液的循环回用；水相中残留的微量离子液体和盐分则进一步通过纳滤和反渗透组合工艺去除，保障产水水质。

在实验研究阶段，团队筛选出具有低临界溶解温度特性的离子液体　［P4444］［DMBS］　作为汲取溶质，搭建了台式　OARO　实验系统，在高盐条件下开展了系统性验证实验。实验结果显示，该体系可稳定处理氯化钠NaCl浓度在　1.5–2.5　mol／L的高盐废水，产水通量可达1.5–3升每平方每小时。

研究团队进一步通过传质模型开展机理分析，结果发现：热响应离子液体虽然能够提供额外渗透驱动力，提升废水浓缩效率，但其有效贡献会受到膜支撑层内浓差极化的限制。这也证实，　OARO　工艺的整体处理效果，不仅取决于汲取液的渗透压力，还会受膜材料结构和溶质传递行为的共同影响。

热诱导相分离结果显示，大部分离子液体可进入富离子液体相中并直接回用于　OARO　过程。对于水相中残留的离子液体，研究团队进一步采用商业纳滤膜进行深度回收。结果表明，两种商业纳滤膜均可在约　20　巴的较低压力下实现　95–97％　的离子液体截留率；通过两级纳滤过程，整套系统单次循环离子液体损失可降低至约　0.2％，回收效果优异。

此外，研究团队对整套体系开展了过程级能耗分析。结果显示，尽管热响应离子液体　OARO　体系，在实验运行和离子液体回收方面表现出较好可行性。但在当前膜材料和工艺条件下，其单位产水能耗仍高于　传统无机盐基　OARO　体系，究其原因，主要是　OARO　过程中部分氯化钠NaCl　会穿透膜层，同时后续纳滤精处理会产生额外能耗。该结果指出后续优化方向，研发更高盐截留能力的新型膜材料，并优化离子液体回收工艺，以进一步释放该体系在高盐废水低能耗浓缩中的应用潜力。

该研究首次从实验验证、传质机制和过程能耗三个层面对热响应离子液体用于　OARO　高盐废水浓缩的可行性进行了系统评估，为高盐废水近零排放和低能耗膜浓缩工艺设计提供了新的思路。

该论文第一作者为安光所王中桢研究员，通讯作者为王中桢研究员、安徽大学徐春燕副教授。研究工作得到了中国科学院合肥物质院启动经费、安徽省自然科学基金和安徽省教育厅自然科学重点项目的支持。

论文链接：https：／／www．sciencedirect．com／science／article／pii／S0376738826006976？via％3Dihub

图1.热响应离子液体辅助 OARO 高盐废水浓缩工艺示意图 

图2：热响应离子液体 OARO 体系的水通量、反向溶质通量及驱动力分析 

图3：不同 OARO 工艺的单位产水能耗对比及理想情景分析