综述：揭示正向渗透在酸性矿山废水修复中的进展与潜力：全面综述与文献计量分析

这篇综述系统阐述了正向渗透(FO)技术在酸性矿山废水(AMD)治理中的应用进展，通过文献计量分析揭示了2009-2024年间该领域的研究轨迹。文章深入探讨了FO膜材料创新（如薄膜复合膜TFC）、工艺优化（如FO-RO联用系统）及环境可持续性优势（低能耗、资源回收），同时指出膜污染、汲取液(DS)再生等关键挑战，为矿业废水处理提供了新型解决方案。

　　

酸性矿山废水(AMD)的治理挑战与FO技术突破

1. 引言
   酸性矿山废水(AMD)是采矿活动产生的强酸性、高金属含量废水，pH值常低于4，含Fe²⁺/Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-等污染物。传统处理方法如化学沉淀能耗高且产生二次污染，而正向渗透(FO)技术凭借其渗透压驱动的低能耗特性崭露头角。

2. FO作用机制
   FO通过半透膜实现水分子从低渗透压AMD向高渗透压汲取液(DS)的定向迁移。典型DS如NaCl、MgCl₂可产生20-30 LMH水通量，对二价金属离子截留率达97%以上。独特的尺寸排阻和Donnan效应使FO特别适用于含稀土元素(REEs)的AMD资源化处理。

3. 膜技术革新
   薄膜复合膜(TFC)取代传统三醋酸纤维素膜(CTA)，水通量提升102%。石墨烯量子点修饰的金属有机框架(GQDs@UiO-66-NH₂)使膜兼具高选择性（99.15% Nd截留率）和抗污染性。空心纤维结构设计有效缓解内部浓差极化(ICP)。

4. 工艺优化关键
   FO-RO联用系统可降低30%膜污染风险，澳大利亚案例显示煤矿废水回收率达80%。温度25°C、pH中性范围、DS浓度1-5 M为最优参数，但需警惕MgCl₂引发的Ca-Mg结垢问题。

5. 环境与经济平衡
   能耗仅0.25-1.2 kWh/m³，但DS再生成本占运营费用60%。智利研究表明热流体型FO-MD系统投资回收期需1.8年，较FO-RO系统经济性略逊。

6. 资源回收前景
   南非试验证实FO能富集AMD中稀土元素（La、Ce、Nd），结合树脂吸附可实现>60%选择性回收。磁性纳米颗粒DS通过外磁场快速再生，展现循环经济潜力。

7. 未来发展方向
   智能响应膜材料（pH/温度敏感型）、仿生水通道蛋白膜、与电凝(EC)工艺耦合构成研究热点。机器学习辅助的实时参数调控将推动FO技术在复杂AMD场景的工业化应用。

该技术仍需突破膜寿命（现<2年）和规模化成本瓶颈，但作为可持续水管理工具，FO在矿业环境修复领域已展现出不可替代的优势。