Hybrid forward osmosis - Freeze concentration process for process water purification and recovery

混合正向渗透 - 用于工艺水净化和回收的冷冻浓缩工艺

基本信息

  • 批准号:
    536755-2019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Idea to Innovation
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Zero liquid discharge (ZLD) in chemical and mining industry operations has not been fully achieved yet and fresh water intakes are still high. At the Institute for Water Innovation of the University of Toronto, we recently developed a patented hybrid Forward Osmosis (FO)-Freeze Concentration (FC) process to recover water from contaminated industrial effluents. The water recovered in FO-FC can be reused in industrial operations, minimizing the fresh water intakes. In FO water permeates spontaneously through a membrane into a concentrated draw solution. The resulting dilute draw solution is then frozen (FC) to produce fresh water as ice, leaving behind the regenerated concentrated draw solution to be recycled into the process. The energy advantage of freezing water is up to seven times less than water evaporation. Particularly in Canada, the energy for freezing is free several months per year, due to the country's climate, suggesting an even more energy free green technology. An added advantage of this concept is the freedom to use any highly soluble and non-toxic electrolyte as the draw solute, which can generate very high osmotic pressure gradients capable of pulling 3 to 5 times more water more water from the contaminated streams compared to conventional FO technology. Advancing FO-FC will bring Canada one step closer to ZLD in an energy efficient and economical way, within a reasonable period of time. Although the FO-FC process was proven at the lab scale, we now propose to demonstrate the above process concept at a micro pilot scale by developing a continuous ice producing reactor that will be integrated with an existing forward osmosis membrane system. The resulting facility will be used to demonstrate the concept under continuous operation and bring this innovation one step closer to the market. Operating variables such as flow rate, retention time, type of electrolyte, freezing rate and temperature, type of membrane will be investigated to optimize the continuous operation.
化工、矿业等行业的零排放尚未完全实现,淡水摄入量仍然较高。在多伦多大学水创新研究所,我们最近开发了一种获得专利的混合正向渗透(FO)-冷冻浓缩(FC)工艺,用于从受污染的工业废水中回收水。在FO-FC中回收的水可以在工业操作中重复使用,最大限度地减少新鲜水的摄入量。在FO中,水自发地通过膜渗透到浓缩液中。然后冷冻(FC)产生的稀拉液作为冰生产淡水,留下再生的浓缩拉伸液回收到工艺中。冻结水的能量优势比水蒸发的能量要少七倍。特别是在加拿大,由于该国的气候,每年有几个月的冷冻能源是免费的,这意味着更多的无能源绿色技术。这一概念的另一个优势是可以自由地使用任何高度溶解和无毒的电解液作为提取溶质,这可以产生非常高的渗透压梯度,能够从受污染的溪流中提取比传统FO技术多3到5倍的水。推进FO-FC将使加拿大在合理的时间内以节能和经济的方式向ZLD更近一步。虽然FO-FC工艺已在实验室规模得到验证,但我们现在建议通过开发与现有前向渗透膜系统集成的连续制冰反应器来在微型中试规模上演示上述工艺概念。由此产生的设施将用于在持续运营下展示这一概念,并使这一创新更接近市场。考察了流速、停留时间、电解液类型、冻结速度和温度、膜类型等操作变量,以优化连续操作。

项目成果

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  • 批准号:
    559223-2021
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 9.11万
  • 项目类别:
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  • 批准号:
    RGPIN-2021-03490
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9.11万
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  • 批准号:
    2112502
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9.11万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Utilizing novel Forward Osmosis membrane technologies for the recycling of water in mining and metals processing applications
利用新型正向渗透膜技术在采矿和金属加工应用中回收水
  • 批准号:
    559223-2021
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9.11万
  • 项目类别:
    Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarships - Doctoral
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  • 批准号:
    537765-2018
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 9.11万
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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 9.11万
  • 项目类别:
    Studentship
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知道了