膜蒸馏

汇报人：目录膜蒸馏研究的发展趋势简介123展望4应用操作方式20世纪60年代前20世纪60、70年代20世纪80年代至今膜蒸馏的发展历程：20世纪60年代前，膜蒸馏技术就已经在国际上开始了较系统的研究，但由于受到技术条件的限制，膜蒸馏的效率不高。20世纪60、70年代，膜分离研究者致力于采用反渗透、超滤、微滤等膜技术来解决水处理问题，膜蒸馏一直没有引起人们的足够重视。20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺技术的迅速发展，膜蒸馏才显示出其实用潜力．近几十年来对这一新型膜分离过程的研究不断深入，虽然至今还未见大规模工业生产应用的报道，但无论在传质、传热机理方面还是在应用方面的研究都取得了巨大的进步，一些与膜蒸馏相关的膜过程相继出现并同样引起人们的重视．简介1、膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜，孔径在0.2~0.4微米。2、膜的一侧与热的待处理溶液直接接触，另一侧直接或间接的与冷的水溶液接触。3、热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离。4、两个必须条件：疏水膜和温度差。膜蒸馏原理简介优点较低的操作温度和压力对不挥发性组分100%的理论截留率可处理分离热敏性物质和高浓度废水设备所需体积小良好的化学稳定性缺点汽化潜热降低了热能的利用率膜通量较小，工业化程度低膜材料选择性有限简介简介[4]D.Woldemariametal.Membranedistillationpilotplanttrialswithpharmaceuticalresiduesandenergydemandanalysis,ChemicalEngineeringJournal.306(2016)471–483.MD过程膜材料的研究开发集中于三种膜材料。PTFE膜的疏水性最好，而且其耐氧化性及化学稳定性也优于其他两种膜，这使得PTFE膜所应用的物系非常广泛，PVDF膜次之。虽然PP膜化学稳定性及耐氧化性相对较差，但由于价格低廉，市场应用广阔。简介[1]PengWang,Tai-ShungChung,Recentadvancesinmembranedistillationprocesses:Membranedevelopment,configurationdesignandapplicationexploring,JournalofMembraneScience.474(2015)39–56.操作方式直接接触式膜蒸馏气隙式膜蒸馏减压式膜蒸馏直接接触式膜蒸馏（DCMD）膜的一侧直接接触热料液，另一侧直接接触冷流体．传质过程为：(1)水从被处理液体主体扩散到与疏水膜表面相接触的边界层；(2)水在边界层与疏水膜的界面汽化；(3)汽化的蒸汽扩散通过疏水性膜孔；(4)蒸汽在疏水膜的透过侧直接与冷流体接触而被冷凝．M.Tian等利用双浴凝固相转化法，将亲水性PSf和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于NMP/水的混合物中，相转化成膜，并利用等离子体聚合法，以CF4为单体，将亲水性膜改性成疏水性膜，用于DCMD。[3]M.Tianetal.CF4plasmamodifiedhighlyinterconnectiveporouspolysulfonemembranesfordirectcontactmembranedistillation(DCMD),Desalination.369(2015)105–114直接接触式膜蒸馏（DCMD）气隙式膜蒸馏（AGMD）传质过程的前三步与直接接触膜蒸馏相同，从第四步开始，透过侧的蒸汽不直接与冷液体接触，保持一定的间隙，透过蒸汽扩散穿过空气隔离层后在冷凝板上进行冷凝．气隙式膜蒸馏（AGMD）D.Woldemariam等应用中试规模的气隙式膜蒸馏（AGMD）系统净化城市污水处理厂的污水。区域供热网络（DHN）作为膜蒸馏系统的热源。在膜蒸馏设备上分析药物残留物的去除性能，比热需求和经济评估。几乎所有的靶向药物化合物被非常高的去除[4]D.Woldemariametal.Membranedistillationpilotplanttrialswithpharmaceuticalresiduesandenergydemandanalysis,ChemicalEngineeringJournal.306(2016)471–483.减压膜蒸馏（VMD）减压膜蒸馏又称真空膜蒸馏，是在膜的透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧更大的蒸汽压差．传质的前三步与直接接触膜蒸馏相同，第四步透过蒸汽被真空泵抽至外置的冷却器中冷凝，减压膜蒸馏比其他膜蒸馏过程具有更大的传质通量，所以近几年来受到比较大的关注．应用应用海水淡化超纯水的制备无机水溶液的浓缩和提纯共沸物的分离其他应用采用哪种形式的膜蒸馏，这取决于透过物的组成、流量和挥发性。一般来说（1）DCMD（直接接触膜蒸馏）:结构要求的最少且操作最易，他适于脱盐或浓缩水溶液（橘汁等），水为主要渗透成分。（2）VMD（减压式）：用于从水溶液中除去挥发性有机物或可溶气体。（3）AGMD（气隙式膜蒸馏）：适用于平板膜的膜蒸馏过程。(1)膜蒸馏过程进行所需要的能量主要用于挥发性组分的汽化，从一点上讲，膜蒸馏过程是一个能耗大户。但是，由于过程所需要的操作条件非常温和(常压、数十摄氏度)，使用自然能源或废热便可以实现操作。(2)尽管膜蒸馏在节能、环保方面具有一定的优势，但是为减小设备规模、降低设备投资，能量回收成为膜蒸馏装置中非常重要的一个环节。这样就存在热回收率的提高与膜蒸馏推动力的降低的矛盾．这一矛盾的解决是膜蒸馏技术实现大规模工业化的关键步骤之一；展望(3)膜的价格是膜蒸馏过程运行成本的重要影响因素之一。据估计，膜的价格若有大幅度降低，方才能使膜蒸馏过程的运行成本具有明显的竞争力；(4)膜蒸馏过程与其它膜过程耦合使用，发挥各自的优势，是今后膜蒸馏技术应用的一个重要方向。应用参考文献[1]PengWang,Tai-ShungChung,Recentadvancesinmembranedistillationprocesses:Membranedevelopment,configurationdesignandapplicationexploring,JournalofMembraneScience.474(2015)39–56.[2]E.Driolietal.Membranedistillation:Recentdevelopmentsandperspectives,Desalination.356(2015)56–84.[3]M.Tianetal.CF4plasmamodifiedhighlyinterconnectiveporouspolysulfonemembranesfordirectcontactmembranedistillation(DCMD),Desalination.369(2015)105–114[4]D.Woldemariametal.Membranedistillationpilotplanttrialswithpharmaceuticalresiduesandenergydemandanalysis,ChemicalEngineeringJournal.306(2016)471–483.[5]JianZuo,Tai-ShungChung.In-SituCross-LinkedPVDFMembraneswithEnhancedMechanicalDurabilityforVacuumMembraneDistillation,AIChEJournal.November2016Vol.62,No.11谢谢