膜蒸馏相关膜过程研究进展 随着膜分离技术的发展,新型膜过程不断出现,其中有的膜过程
随着膜分离技术的发展,新型膜过程不断出现,其中有的膜过程与膜蒸馏的特征相符,原则上应属于膜蒸馏特殊操作形式,但人们已习惯于它们各自特有的名称。本文简要介绍与膜蒸馏相关膜过程的研究进展。 1.气态膜过程
1.气态膜过程 当疏水微孔膜的一侧为含有挥发性物质的水溶液,另一侧为这种
当疏水微孔膜的一侧为含有挥发性物质的水溶液,另一侧为这种挥发性物质吸收剂的水溶液,挥发性物质就会不断透过膜孔被吸收剂吸收。这种技术的开发对于回收水溶液中微量挥发物质和含挥发物质工业废水的处理很有意义,例如从废水中除掉H2S、NH3、SO2、HCN、CO2、Cl2等。在这种膜过程中吸收剂用量少而效率高,对被净化的水溶液不会造成二次污染,挥发性物质可得到最大程度的回收,具有很好的应用前景。Imai等人利用硫酸和氢氧化钠水溶液作吸收剂,分别处理含氨和碘的水溶液,比较了卷式膜组件和管式膜组件的传质效率。徐又一等人采用聚丙烯中空纤维膜分离氨取得较好结果。仉琦和于伯杉等人以多种溶质为研究对象,采用平膜组件和中空纤维膜组件进行了较系统的研究,在用气态膜进行回收氨、脱氯和提溴等方面均开展了有意义的工作。 2.渗透蒸馏
2.渗透蒸馏 渗透蒸馏是近几年得到发展的一种新膜过程,它的传质机理与膜
渗透蒸馏是近几年得到发展的一种新膜过程,它的传质机理与膜蒸馏相似。当疏水微孔膜一侧为待浓缩的料液,另一侧为高浓度盐水,在渗透压的作用下,料液一侧的水蒸气就会透过膜孔进入盐水而使料液被浓缩,即使在没有温差或低温下该过程也可以进行。它特别适用于对温度敏感物质的浓缩,如生物制品、药物、饮料等。目前对该过程的传质机理已进行了初步研究,应用研究更受到重视,如用来浓缩各种果汁、果酱等。 3.膜蒸馏的集成膜过程
3.膜蒸馏的集成膜过程 各种膜过程均有各自的优点和局限性,而且实际工业生产受到各
各种膜过程均有各自的优点和局限性,而且实际工业生产受到各种复杂因素的制约。为了使整个生产过程达到优化,采用单一膜过程是不够的,需要把各种不同的膜过程合理地集成在一个生产循环中,这样在生产过程中采用的不是一个简单的膜分离步骤,而是一个膜分离系统,这个系统可以包括反渗透、电渗析、超滤、微滤、渗透气化、膜反应器等各种膜过程。意大利Drioli教授首先提出这一设想,称其为“集成膜过程”,并进行了超滤和膜蒸馏集成过程的研究工作。吴庸烈等人研究了称为“渗透膜蒸馏”的集成膜过程,即直接接触式膜蒸馏组件中冷侧为浓盐水,暖侧为欲浓缩的溶液,在同一组件中同时运行两个膜过程,发现其通量是两个膜过程通量的加和。 4.水相脱气和溶气
4.水相脱气和溶气 在通常状态下,水中会不同程度地溶解O2、CO2等气体, 在输送
在通常状态下,水中会不同程度地溶解O2、CO2等气体, 在输送和使用过程中会造成管路和设备的腐蚀,因此,锅炉用水需采用化学药剂除氧,这样虽然可减轻设备的腐蚀,却带来水体的污染。如果溶气水与疏水微孔接触,在膜的另一侧抽空,只要合理控制膜的孔径,不使水在真空下透过膜孔,仅使溶解的气体在真空下脱出,这是一种操作方便、成本低、效率高的脱气技术。除工业用水的脱气处理外,该技术也可用于农业和农产品加工中,脱气水有很强的渗透能力,用于育种可缩短发芽时间,用于加工豆制品可缩短浸泡时间,用于制备果汁、果酱等可减少氧化变质,保持产品的色、香、味,用于生产饮料可增加CO2的水溶解度,改善饮料的口感。 水相溶气是水体脱气的逆过程,气体在压力下透过膜孔溶解在另
水相溶气是水体脱气的逆过程,气体在压力下透过膜孔溶解在另一侧的水相中。氧合器(人工肺)是典型的例子,当进行胸外科手术时,利用中空纤维式氧合器进行血液体外循环已经用于临床。无泡供氧技术是水相溶气的重要应用领域,在发酵、大规模细胞组织培养和生物水处理方面具有重要意义。水相溶气也可用于军事装备,当潜水艇潜航时可采用该技术将舱内的废气排入海水中。(吴庸烈)
