膜蒸馏应用概述 一、海水和苦咸水淡化
一、海水和苦咸水淡化 膜蒸馏过程的开发最初完全是以海水淡化为目的,虽然反渗透作
膜蒸馏过程的开发最初完全是以海水淡化为目的,虽然反渗透作为海水和苦咸水淡化的膜分离方法,从60年代就进入了实用阶段,其设备和工艺条件在实用中不断得到改进和完善,但是反渗透过程需要较高的压力和较复杂的设备,并且难以处理盐分过高的水溶液,而膜蒸馏却具有反渗透过程所不具备的优点,所以得到开发,以期与反渗透相竞争。1981年美国Gore在沸罗里达州对他们的卷式膜组件进行了可靠性试验。1985年瑞典Andersson和Kjillander 等人在西海岸 Hono 岛进行了膜蒸馏的现场试验, 1987年澳大利亚Schofield 等人对膜蒸馏的效率和利用膜蒸馏生产淡水进行了经济分析,1990年日本Nakao和Kimura 对大规模实用膜蒸馏过程的设计进行了研究,经济分析表明利用膜蒸馏技术的较大规模的淡水厂是有一定竞争力。1991年澳大利亚Hogan 等人研究了太阳能膜蒸馏系统,为生活在边远地区的家庭提供了从盐分高的湖泊和地下水生产饮用水的装置,表明在可利用廉价能源的边远地区,膜蒸馏脱盐装置是有意义的。 二、超纯水的制备
二、超纯水的制备 在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏中,只有水蒸气能透过膜孔进入
在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏中,只有水蒸气能透过膜孔进入冷侧,得到的蒸馏液应该是十分纯净的,所以膜蒸馏可望成为制备电子工业和半导体工业用超纯水的有效手段。南通合成材料厂进行了膜蒸馏技术制备超纯水的试验,当采用反渗透水或离子交换水作源水时,生成水的比电阻达到18.2MΩ.cm,水质达到了超纯水水质的要求。 三、化学物质的浓缩和回收
三、化学物质的浓缩和回收 由于膜蒸馏可以处理极高浓度的水溶液,在化学物质水溶液的浓
由于膜蒸馏可以处理极高浓度的水溶液,在化学物质水溶液的浓缩方面具有很大潜力。吴庸烈等人进行了膜蒸馏方法处理人参露和洗参水的实验研究,其中所含的微量元素、氨基酸和人参皂甙都得到了有效的浓缩,为这些微量物质的分析检测创造了条件。 Tomaszewska采用膜蒸馏方法浓缩磷石膏的硫酸处理液,硫酸截留率达到100%。 由于膜蒸馏可以在较低的温度下运行,对生物活性物质和温度敏
由于膜蒸馏可以在较低的温度下运行,对生物活性物质和温度敏感物质的浓缩和回收具有一定实用意义。日本Sakai 等人用膜蒸馏处理血液,余立新等人用膜蒸馏方法浓缩古龙酸水溶液,王世昌教授用膜蒸馏方法浓缩腹蛇抗栓酶,Zarate等人用膜蒸馏方法浓缩牛血清蛋白,都得到了较好的结果。焦必林等人采用膜蒸馏技术浓缩果汁,与传统工艺相比明显提高了保鲜水平。 膜蒸馏-结晶现象的应用使膜蒸馏成为唯一可以从水溶液中直接
膜蒸馏-结晶现象的应用使膜蒸馏成为唯一可以从水溶液中直接分离晶体产物的膜分离过程,其优点是在生产纯水的同时得到有用的固体产品,这对某些工业废水的处理具有实用意义。王英等人用膜蒸馏技术从苦咸水中分离出了氯化钠和芒硝,吴庸烈等人用膜蒸馏技术处理牛磺酸生产过程中的废水, 得到了纯水和结晶的牛磺酸产品,Drioli教授等人用膜蒸馏方法处理纺织印染废水,得到了纯水并回收了染料。 四、挥发性溶质水溶液膜蒸馏的应用
四、挥发性溶质水溶液膜蒸馏的应用 利用水和溶质挥发性的差别,经膜蒸馏处理后可以改变原料液的
利用水和溶质挥发性的差别,经膜蒸馏处理后可以改变原料液的组成。例如,当疏水微孔膜一侧为乙醇水溶液,另一侧用气流吹扫进入冷阱,得到较高浓度的乙醇溶液,当把这样的装置接于发酵池时,可以连续分离出乙醇,使发酵池中乙醇保持在较低的浓度,发酵细菌不会因为乙醇浓度过高而失活,这样就可以实现发酵法制乙醇的连续化。大矢和松木等人用膜蒸馏方法处理乙醇、丙酮、丁醇水溶液,得到了有意义的结果,与水不相混溶的有机溶剂,如乙醚、氯仿等,可以在与水呈乳浊液状态下用膜蒸馏技术分离,而无需等待分相后处理,Bandini等人成功地用真空式膜蒸馏从水溶液中分离挥发性溶质, 如丙酮、乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、甲基叔丁基醚和苯等。 膜蒸馏的原理虽然与常规蒸馏十分相似,但由于膜蒸馏是在低于
膜蒸馏的原理虽然与常规蒸馏十分相似,但由于膜蒸馏是在低于沸点的温度下进行,蒸馏液的组成并不遵循沸点下的气液平衡曲线关系,对某些恒沸混合物的分离具有实用意义。孔瑛等人用膜蒸馏方法处理甲酸-水和丙酸-水恒沸混合物,均得到很好的分离效果。 五、膜蒸馏的特殊应用
五、膜蒸馏的特殊应用 膜蒸馏的通量与膜的孔径有关,控制膜的孔径便可以调节纯水透
膜蒸馏的通量与膜的孔径有关,控制膜的孔径便可以调节纯水透过通量,余立新等人将这一特性用于酞菁化合物结晶过程,利用膜蒸馏方法控制体系的加水速度,得到了很好的结果。 人们已注意到膜的结构参数对传质过程的影响,反过来人们又用
人们已注意到膜的结构参数对传质过程的影响,反过来人们又用膜蒸馏方法测定膜的结构参数,例如徐世昌等人用纯水的减压蒸馏测定膜的结构参数刘家祺等人用纯水的直接接触膜蒸馏法测定膜的结构参数。
