技術(shù)優(yōu)享丨膜蒸餾的原理及應(yīng)用

膜蒸餾(membrane distillation ，簡(jiǎn)稱MD)是一種采用疏水微孔膜以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程，可用于水的蒸餾淡化，對(duì)水溶液去除揮發(fā)性物質(zhì)。例如當(dāng)不同溫度的水溶液被疏水微孔膜分隔開(kāi)時(shí)，由于膜的疏水性，兩側(cè)的水溶液均不能透過(guò)膜孔進(jìn)入另一側(cè)，但由于暖側(cè)水溶液與膜界面的水蒸汽壓高于冷側(cè)，水蒸汽就會(huì)透過(guò)膜孔從暖側(cè)進(jìn)入冷側(cè)而冷凝，這與常規(guī)蒸餾中的蒸發(fā)、傳質(zhì)、冷凝過(guò)程十分相似，所以稱其為膜蒸餾過(guò)程。

應(yīng)用

(1) 海水淡化

淡水資源短缺成為當(dāng)今社會(huì)一大問(wèn)題，海水淡化無(wú)疑是淡水來(lái)源的途徑之一。從海水或苦咸水獲得淡水的主要方法有:電滲析法、蒸發(fā)法、多級(jí)蒸餾法和反滲透法等。近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的蒸餾法與膜法相結(jié)合的膜蒸餾技術(shù)在海水淡化的應(yīng)用中獲得了成功，可望成為一種廉價(jià)高效制取淡水的新方法。利用工業(yè)上使用的海水余熱或用工業(yè)廢熱加熱海水進(jìn)行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，使膜蒸餾技術(shù)在諸多海水淡化工程有一定競(jìng)爭(zhēng)力!

(2) 超純水的制備

由于膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過(guò)微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對(duì)自來(lái)水進(jìn)行處理后，水質(zhì)達(dá)到微電子工業(yè)用高純度水三級(jí)和醫(yī)用注射水的標(biāo)準(zhǔn)。特別是近來(lái)新型高通量無(wú)機(jī)膜和有機(jī)-無(wú)機(jī)混合膜的開(kāi)發(fā)成功，使得用膜蒸餾制備超純水變?yōu)榫哂芯薮笊虡I(yè)潛力的工業(yè)手段。

(3) 廢水處理

膜蒸餾與其他膜過(guò)程相比，其主要優(yōu)點(diǎn)之一就是可以在極高的濃度條件下運(yùn)行，即可以把非揮發(fā)性溶質(zhì)的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。張鳳君等人采用中空纖維膜蒸餾技術(shù)對(duì)含酚廢水進(jìn)行了研究，結(jié)果使?jié)舛雀哌_(dá)5000mg/L的苯酚經(jīng)處理后可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達(dá)95%以上。劉金生等人采用自制中空纖維膜蒸餾組件對(duì)油田聯(lián)合站含甲醇污水進(jìn)行膜蒸餾處理研究，質(zhì)量濃度高達(dá)10mg/mL的甲醇水溶液經(jīng)處理后可降至0.03mg/mL以下。

(4) 共沸混合物的分離

膜蒸餾對(duì)某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術(shù)來(lái)分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結(jié)果表明，采用膜蒸餾技術(shù)來(lái)分離甲酸-水溶液時(shí)不存在共沸現(xiàn)象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。