中國近年的發展速度震驚國際社會,中國的GDP上去瞭,國力增強瞭,但自然環境也付出瞭慘痛的代價。工業污水橫流、空氣污濁、人類賴以生存的環境不斷地遭到蠶食。從上世紀末中央政府開始重視瞭環境污染問題,因此膜技術不僅作爲人類健康飲用水的關鍵技術,更把它用於污水處理、空氣處理等方面,遺憾的是現代單一膜材料還不能完全達到人們的要求。
膜蒸餾是傳統蒸餾工藝與膜分離技術相結合的一種液體分離技術,膜蒸餾過程是熱側(cè)液體的水分子蒸發汽化,穿過疏水膜的微孔,水相中非揮發性的離子和分子等溶質則不能透過疏水膜,從而實現溶液分離、濃縮或提純的目的。膜蒸餾是有相變(biàn)的膜過程,同時發生熱量和質量的傳遞,傳質的推動力爲疏水膜兩側(cè)透過組分的蒸汽分壓差。
膜蒸餾(liú)過(guò)程的特征:使用疏水性微孔膜,分離膜至少有一個表面與所處理的液體接觸,且不能被所處理的液體潤濕,傳質推動力是液體中可汽化組分在膜兩側氣相中的分壓差。相對於其它的分離過程,膜蒸餾的優點主要有:① 對液體中的離子、大分子、膠體等非揮發性溶質能達到100%的截留;② 操作溫度比傳統的蒸(精)餾低;③ 操作壓力遠低於反滲透過程;④ 與傳統的蒸餾設備相比,無蒸發器腐蝕問題、設備體積小、造價低。由於疏水膜材料與膜蒸餾工藝技術的進步,膜蒸餾技術日益顯示出其在水處理領域高度濃縮方面的應用潛力,近年來又成爲瞭(le)膜領域中最被關注的熱點研究方向之一,有多篇綜述性文章發表,在疏水膜材料、膜蒸餾工藝方面開展瞭(le)深入研究,並(bìng)且在水中有用物的回收濃縮方面開展瞭(le)膜蒸餾技術的實際應用研究,本課題組近年來也開展瞭(le)一些相關研究工作。
膜蒸餾(liú)過(guò)程
1、直接接觸膜蒸餾。直接接觸膜蒸餾是膜的一側(cè)直接接觸熱料液,另一側(cè)直接接觸冷流體。傳質過程爲:①水從被處理液體主體擴散到與疏水膜表面相接觸的邊(biān)界層;②水在邊(biān)界層與疏水膜的界面氣化;③氣化的蒸汽擴散通過疏水性膜孔;④蒸汽在疏水膜的透過側(cè)直接與冷流體接觸而被冷凝。
2、空氣隙膜蒸餾。傳質過程的前三步與直接接觸膜蒸餾相同,從第四步開始,透過側(cè)的蒸汽不直接與冷液體接觸,保持一定的間隙,透過蒸汽擴散穿過空氣隔離層(céng)後在冷凝闆上進行冷凝。
3、減壓膜蒸餾。減壓膜蒸餾又稱(chēng)真空膜蒸餾,是在膜的透過側(cè)用真空泵抽真空,以造成膜兩側(cè)更大的蒸汽壓差。傳質的前三步與直接接觸膜蒸餾相同,第四步透過蒸汽被真空泵抽至外置的冷卻器中冷凝,見圖1.2.3。減壓膜蒸餾比其他膜蒸餾過程具有更大的傳質通量,所以近幾年來受到比較大的關注。
4、氣掃膜蒸餾。用載氣吹掃膜的透過側,從膜組件中夾帶走透過的蒸汽,使蒸汽在外置的冷卻器中冷凝。傳質過程也是在第四步發生變化,傳質推動力除瞭(le)蒸汽的飽和蒸汽壓外,還有由於(yú)載氣的吹掃夾帶作用,促進傳質,因此傳質推動力可以比直接接觸膜蒸餾和空氣間隙式膜蒸餾大,載氣中水蒸汽的分壓以及冷凝溫度控制對膜蒸餾産水量有重要影響。
膜蒸餾的社會效益已曆曆在目,膜蒸餾的經濟效益還有待於(yú)進一步應用於(yú)有一定規(guī)模效應的工程項目中才能真正體現出來,現在統計經濟效益還爲時過早。
難治性污水與特種化工污水一直困惑著(zhe)水處理專家,因爲化工污水往往含有各種有機或無機物,這些物質對膜的損害是衆所周知的,況且膜技術在此行業中應用也很少有成功的事例。普通膜過程基本是以過濾功能爲主的,過濾精度是依靠膜孔徑大小而實現對不同物質的處理。人們可用微濾、超濾、納濾、反滲透等膜來處理相關物料,但膜污染則成爲一個嚴重的乃至影響使用的問題,因此,膜技術在一些特種化工污水中的應用一直沒有長(zhǎng)驅直入。
膜蒸餾卻給特種化工污水處理帶來瞭(le)希望,膜蒸餾過程是在常壓和高於(yú)常溫的條件下工作的,因此各種污水對膜的污染遠低於(yú)其它膜過程,這是膜蒸餾的一大有待於(yú)高度發揮的優點。


