膜蒸馏

膜蒸馏

膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，膜蒸馏是一种采用多孔的疏水性膜为屏障，以膜两侧料液的饱和蒸汽压差为传质推动力的膜分离，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点。在海水及苦咸水的淡化和化学物质的浓缩与回收等过程中具有广阔的应用潜力及价值。

只能允许蒸汽分子通过的疏水微孔膜作为屏障，膜两侧的溶液均不能以液态的形式通过膜孔渗透进入另一侧。但由于膜两侧料液存在一定的温度差，热侧溶液具有更高的饱和蒸汽压，从而热侧溶液的蒸汽分子能透过膜孔进入冷侧并实现冷凝收集，这个过程被称为膜蒸馏过程(Membrane Distillation，MD)。

应用：

（1）海水淡化

淡水资源短缺成为当今社会一大问题，海水淡化无疑是淡水来源的途径之一。目前从海水或苦咸水获得淡水的主要方法有：电渗析法、蒸发法、多级蒸馏法和反渗透法等。近年来迅速发展起来的蒸馏法与膜法相结合的膜蒸馏技术在海水淡化的应用中获得了成功，可望成为一种廉价高效制取淡水的新方法。利用工业上使用的海水余热或用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、操作容易、能耗低等优点，使膜蒸馏技术在诸多海水淡化工程有一定竞争力!

（2）超纯水的制备

由于膜的疏水性，原则上只允许水蒸气通过微孔，因此能得到很纯的水。用减压膜蒸馏对自来水进行处理后，水质达到微电子工业用高纯度水三级和医用注射水的标准。特别是近来新型高通量无机膜和有机-无机混合膜的开发成功，使得用膜蒸馏制备超纯水变为具有巨大商业潜力的工业手段。

（3）废水处理

膜蒸馏与其他膜过程相比，其主要优点之一就是可以在极高的浓度条件下运行，即可以把非挥发性溶质的水溶液浓缩到极高的程度，甚至达到饱和状态。张凤君等人采用中空纤维膜蒸馏技术对含酚废水进行了研究，结果使浓度高达5000mg/L的苯酚经处理后可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可达95%以上。刘金生等人采用自制中空纤维膜蒸馏组件对油田联合站含甲醇污水进行膜蒸馏处理研究，质量浓度高达10mg/mL的甲醇水溶液经处理后可降至0.03mg/mL以下。

（4）共沸混合物的分离

膜蒸馏对某些共沸物也能起到分离效果。孔瑛等人研究了用膜蒸馏技术来分离甲酸-水共沸混合物的可能性，结果表明，采用膜蒸馏技术来分离甲酸-水溶液时不存在共沸现象，表明膜蒸馏在分离共沸物方面具有潜在的应用价值。

优点：

膜蒸馏技术有很多优点：（1）膜蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性；（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；（4）膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性；（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源。

实验室工作情况：

⑴ 已开展工作

(a)用于膜蒸馏的疏水性膜及其复合膜

设计出膜蒸馏用膜，并探究出最佳生产工艺条件，

(b)处理模拟海水

通过对模拟海水的处理，探究出操作条件对膜反应器处理效果的影响，加强实际操作；

⑵ 下一步研究方向

更加注重实际应用，为了尽快解决实际生产中的问题，将膜生物反应器多用于实际体系，用于处理废水、海水淡化等。