膜蒸馏

膜蒸馏工艺

膜蒸馏是近年来出现的一种新的膜分离工艺。它是使用疏水微孔膜对含非挥发溶质的水溶液进行分离的一种膜技术。由于利用微孔薄膜的选择性透过性，液态水无法透过疏水膜孔被截留在疏水侧,而水蒸气则可以透过膜进入出水侧。当膜两侧存在一定的温差时,由于蒸汽压的不同,水蒸气分子透过微孔则在另一侧冷凝下来，使溶液逐步浓缩。这一工艺可充分利用工厂热或太阳能等廉价能源,加上过程易自动化、设备简单，能够广泛应用于水体脱盐领域。

原理

膜蒸馏技术是一种依靠热驱动的膜分离技术。膜蒸馏系统的两侧由疏水多孔膜互相隔开，且膜面两侧的水体温度存在温度差距，由于进水侧和出水侧之间存在的温度梯度，使得疏水多孔膜两侧产生了蒸气压差，此压力差迫使进水侧的水蒸气通过膜面上的膜孔而扩散进入另一侧，水蒸气透过膜面后在出水侧冷凝为液体，而进水溶液中的非挥发性组分则被截留在疏水膜进水侧，从而实现了溶液与非挥发性溶质的分离提纯。膜蒸馏技术区别于其他膜分离过程的主要特点是：膜蒸馏过程的使用的膜材料为强疏水膜，聚四氟乙烯材料（PTFE）疏水膜常被用于膜蒸馏过程，一般不容易被系统中处理的溶液所浸润；膜孔内无毛细管冷凝等现象发生；只有蒸汽可以通过疏水膜从而实现传质过程；膜材料至少有一侧要与操作液体直接接触；对每一组分而言，膜蒸馏过程的推动力即为该组分的气相分压梯度。相较于其他膜分离技术而言，膜蒸馏技术的处理效率极高，且使用周期较长。

应用

（1）海水淡化

利用工业上使用的海水余热或用工业废热加热海水，可以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巨大竞争力。

（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，因此用膜蒸馏技术对自来水进行处理后，水质可以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，膜蒸馏制备超纯水的应用潜力不断上升。

（3）废水处理

膜蒸馏与其他膜处理过程相比，其主要优点之一就是可以在极高的浓度条件下运行。由于膜蒸馏的操作过程不受溶液渗透压的限制，因此进料溶液可以在处理过程中被不断浓缩至饱和甚至过饱和状态，因此可以用于浓度较高的如印刷废水等水体的处理过程。

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，因为只有水蒸气能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，有望成为大规模、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）膜蒸馏技术对于处理系统的成本要求较低，其进水侧水体的温度要求一般为50 ~ 80 ℃，而出水侧的温度一般维持在10 ~ 20 ℃。

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