膜蒸馏的原理及应用

2021-04-01

原理:

      膜蒸馏是利用疏水式微孔膜,利用膜两侧蒸汽压差作为传质驱动力,进行膜分离的方法,可用于水的蒸馏淡化,去除水溶液中的挥发性物质。举例来说,当不同温度的水溶液由疏水型微孔膜分离时,由于疏水型膜的疏水性,两边的水溶液都不能通过膜孔进入另一边,但是,由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸气压比冷侧水蒸汽高,因此水蒸汽可以通过膜孔进入冷侧膜内凝结,这和传统蒸馏方法中蒸发、传质和冷凝过程非常相似,因此称之为膜蒸馏

应用

(1)脱盐。

     淡水鱼资源短缺已成为当今社会的一大难题,海水淡化无疑是解决淡水鱼问题的一种方法。用电渗析法、蒸发法、多级蒸馏法和反渗透法从海水或苦咸水中提取淡水的方法主要有:蒸馏法和膜法相结合的膜蒸馏技术近年来得到了快速发展,在海水淡化中得到了广泛应用,有望成为一种廉价、高效的淡水生产新方法。采用工业余热或工业废热加热海水进行膜蒸馏海水淡化,具有成本低、设备简单、操作简单、能耗低等优点,使膜蒸馏技术在许多海水淡化工程中具有一定的竞争力!

(2)制备超纯水。

      因为薄膜具有疏水性,原则上只允许水蒸汽通过微孔,所以可以得到纯净的水。采用减压膜蒸馏法处理自来水后,水质可达到三级高纯度水和医用注水水的要求。尤其是近年来新型高通量无机膜和有机-无机混合物膜的研制成功,使利用膜蒸馏制备超纯水成为一种具有巨大商业潜力的工业生产方法。

(3)废水处理。

      与其它膜法相比,膜蒸馏法的一个主要优点是,它能在极高浓度下进行操作,也就是说,它能将非挥发性溶质水溶液浓缩到极高水平,甚至达到饱和状态。利用张凤君等人的中空纤维膜蒸馏工艺对含酚废水进行了研究,结果表明,苯酚浓度达到5000mg/L时,可降低到50mg/L以下,苯酚去除率达到95%以上。利用自制的中空纤维膜蒸馏装置对油田联合站含甲醇污水进行膜蒸馏处理研究,结果表明,甲醇水溶液的质量浓度在10mg/mL以上,经过处理可以降低到0.03mg/mL以下。

(4)共沸混合物的分离。

     薄膜蒸馏还可对某些共沸物进行分离。通过对膜蒸馏法分离甲酸-水共沸混合物的可行性进行研究,孔瑛等人发现膜蒸馏法分离甲酸-水共沸混合物时不会出现共沸现象,因此,膜蒸馏法在分离共沸物方面具有潜在的应用价值。

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