膜蒸餾

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膜蒸餾技術(shù)是以疏水性膜為分離介質(zhì)，通過對熱側(cè)溶液進行加熱升溫，使料液中的水揮發(fā)成水蒸氣并進入膜孔，水蒸氣在膜兩側(cè)蒸氣壓差的推動下穿過膜孔到達膜的另一側(cè)，然后經(jīng)過一定的冷卻方式將水蒸氣重新冷凝為液態(tài)水。由于膜的疏水性，溶液中的液態(tài)水和其他水溶性物質(zhì)被截留，從而實現(xiàn)料液的濃縮過程。采用膜蒸餾濃縮除鹽時，對絕大多數(shù)鹽類和其他非揮發(fā)性物質(zhì)都有接近截留效率，而且膜蒸餾操作條件溫和，不需要將溶液加熱至沸騰。此外，溶液中含鹽量的變化對膜通量影響較小，膜蒸餾可以在極高含鹽量時正常運行(含鹽量可大于25%)，而且膜蒸餾可以在常壓下運行，不需要高壓條件。由于膜蒸餾的分離特性及眾多優(yōu)點，該技術(shù)在廢水處理、海水淡化、化工分離、果汁濃縮等方面具有廣泛的研究應(yīng)用。

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膜蒸餾按照冷卻側(cè)的運行方式不同，可以將膜蒸餾分為直接接觸式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾和真空膜蒸餾，這四種膜蒸餾方式各有優(yōu)缺點。

真空膜蒸餾(VMD)是采用抽真空的方式使膜組件的冷凝側(cè)保持一定負壓，熱側(cè)溶液中的水以蒸氣形式進入膜的另一側(cè)后，通過真空栗的作用將其抽出膜組件，并在膜組件以外的冷凝器中冷凝為液態(tài)水。由于VMD中膜兩側(cè)蒸氣壓差更大，具有更大的推動力，因此VMD相比其他的膜蒸餾形式具有更大的膜通量。由于傳統(tǒng)的真空膜蒸餾蒸氣冷凝過程中需要提供額外的冷卻工質(zhì)，不制其應(yīng)用前景，同時也造成能耗較高。因此，開發(fā)出具有更高通量的膜蒸餾工藝對于膜蒸餾技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

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膜蒸餾技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代的美國。1963年美國的Sodell首先在其專利申請中對膜蒸餾的初步成果進行了介紹。1967～1969年，F(xiàn)indley在美國、Hendergcky在歐洲同時進行了試驗。Findley嘗試了多種膜材料，然而膜通量卻非常小，但他預(yù)言只要找到合適的膜材料，這種技術(shù)是很有前途的。進入90年代以后對膜蒸餾的研究逐漸增多，但多數(shù)還是處于實驗研究階段。P.AHogan與Sudjito等在澳大利亞利用作為熱量來源進行了直接接觸膜蒸餾，實驗證明膜蒸餾在技術(shù)上是可行的，可以進行實際應(yīng)用。機理研究方面，1995年俄羅斯的Agashichcv和Sivakov基于質(zhì)量和熱量平衡方程，考慮溫度和濃度極化提出直接接觸式膜蒸餾的數(shù)學(xué)模型，但因其過于復(fù)雜而沒有被廣泛接受。1998年，Gryta等考慮在溫度極化影響的情況下對毛細管狀物膜組件層流問題進行了研究，并得出了一些理論依據(jù)。

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