科技成果——膜蒸馏脱盐技术
膜蒸馏
真空膜蒸馏 (Vacuum Membrane Distillation)
真空膜蒸馏(VMD),也称减压膜蒸馏,其操 作方式为:在透过侧施加一个小于液体进入膜孔压 力的负压,增大膜两侧的水蒸汽压力差,从而得到 较高的蒸馏通量,透过的水蒸汽被抽出组件外冷凝。 VMD与其它膜蒸馏过程的最根本区别在于 有真空系统提供增强驱动力。
600
20000 几百
20000
膜蒸馏分类
• • • •
直接接触式膜蒸馏 空气隙膜蒸馏 吹扫气膜蒸馏 真空膜蒸馏
直接接触式膜蒸馏
(Direct Contact Membrane Distillation)-
直接接触式膜蒸馏(DCMD),由于其低温侧液 体是在膜组件外冷却的,也称外冷式膜蒸馏。透过 侧为冷却的纯水,在膜两侧温差引起的水蒸汽压力 差驱动下传质,透过的水蒸汽直接进入冷侧的纯水 中冷凝。 DCMD具有组件和流程简单、通量大等优点, 具有广阔的应用前景。DCMD的不足之处在于其能 量利用率相对较低。
DCMD传递过程
膜蒸馏过程是热量传递和质量传递的复合过 程,所以该过程的传递机理包含传热机理和传质机 理,并且传热与传质相互影响制约。
• 传热过程 • 传质过程
传热过程 .
DCMD过程中的传热过程可分三步进行:
• 料液侧热边界层内的热传递; • 通过膜的热传递,膜内的传热包含两部分,即伴 随着跨膜传质而发生的汽化一冷凝热和膜材料本 身、膜孔气体的导热; • 渗透侧热边界层内的热传递。
最早蒸馏器
蒸馏实验室基本装置
膜蒸馏实验装置
膜蒸馏 (Membrane Distillation)
膜蒸馏,是膜技术与蒸发过程相结合的膜分 离过程。 膜蒸馏已被用于小规模的海水淡化、超纯水生 产以及高沸点、高浓度含水制品的脱水、浓缩,可 望成为一种廉价、高效的分离手段。
真空膜蒸馏技术在盐水淡化中的应用
1 4 真 空式膜 蒸馏 .
真空式膜蒸馏 ( MD) 在膜冷侧下游端采用低压 , V 中, 在膜组 件的外侧进行透过液的浓缩。V D虽然起步 晚于其他三种膜蒸 M 馏技术 , V 但 MD在料 液浓 度较 高时仍能保 持较 高渗 透通量 , 且 截 留率基本达到 10 0 % 。 因此 , MD过 程可 望应用 于高 浓度 V
浓 缩 至 过 饱 和 状 态 的浓 缩 液 。
不是直接在透过液 中冷却 。A M G D一大缺 陷是空气缝 隙所产生
的额外阻力会降低传 质速 率 , 因此其 通量低 于其他膜 蒸馏 形式
的膜通量。另一个缺 陷是 由于冷却 面得存 在 , 膜组件 的设 计和 制作变得相 当的复杂 , 应用实 际上 是局 限于板框 式和卷 式膜 其
摘 要 : 真空膜蒸馏技术是一种新型的膜分离技术 , 真空膜蒸馏技术具有截留率高、 成本低 、 设备简单、 操作容易、 能耗低等优
点 。本文综述真空膜蒸馏技术盐水淡化 中的影响因素 、 机理 以及存在 的问题 , 并指 出真空膜蒸馏技术在盐水淡化中的应用前景 。
关键 词 : 真空膜蒸馏 ; 盐水淡化; 应用
组件 。
1 3 吹扫 气膜 蒸馏 .
吹扫气膜蒸馏( G S MD) 的结构 能获得较 低 的传 质阻力 和相
对较小的传热损失 。S MD包括 四个连续阶段 : G 热侧进料液易挥 发物质的蒸发 ; 蒸气 穿过膜孔 的传 质 ; 使用惰 性低温吹 扫气体收
膜蒸馏概述——精选推荐
膜蒸馏概述膜蒸馏概述2010-08-26 20:17膜蒸馏概述发布:多吉利来源:膜蒸馏概述同反渗透技术一样,膜蒸馏最初发展的一个主要推动力是准备用于脱盐,以替代传统的高能耗蒸馏方法。
与膜蒸馏有关的最早文献可能是Kober的论文,他观察到用胶棉袋子密封的硫酸钱水溶液体积不断减少,同时袋子的外侧出现硫酸按晶体。
他也注意到,甚至在远低于溶液沸点温度下,这种蒸发的速度也很可观。
对该现象的传递机理,Kober做出了两种猜测,其一,他认为胶棉袋子的材质类似凝胶(gels),水可以从容器内侧扩散到外面,这种解释接近目前的渗透蒸发原理。
其二是,容器本身是有微孔的材料,因而蒸汽分子可以自由通过,但由于表面张力及其他原因,液体不能透过容器。
这种猜测并不能解释提到的现象(如容器外侧出现硫酸钱晶体),但Kobc:的第二种解释已揭示了膜蒸馏的本质。
1963年,Bodell在一份专利中最早提出了膜蒸馏过程,但在专利中仅说明了膜蒸馏的应用,即用硅橡胶的管式膜制备饮用水。
1967年,wevll的专利中详细地描述了经改进的膜蒸馏装置。
通过weyl的改进,设计的装置通量为1kg/m2·h。
但与此同时出现的反渗透装置的水通量达到5一75 kg/m2·h,所以膜蒸馏逐渐被人们淡忘了。
60年代后期,Findley 发布了研究膜蒸馏的成果,包括基础理论和用各种不同膜的直接接触式膜蒸馏的实验结果。
尽管实验比较粗糙,但他还是成功定性地说明了膜孔中的空气、膜厚度和孔隙率的影响。
Rodger在1968至1975年间有多项专利被批准,几项专利着重开发用于膜蒸馏的板框式膜组件,将分离膜与换热隔层分割排布,以提高膜组件的热效率。
1971年的专利设计了多效膜蒸馏,以分离挥发性不同的组份,如重水的分离。
1972年的专利设计了膜蒸馏的脱盐工艺,包含了料液脱气、膜表面处理等工序在内的整个系统,使用的膜囊括如今使用的大部分材料,如PTFE、PP、PvDF以及疏水处理后的亲水膜。
膜蒸馏脱盐技术-
(5)多效膜蒸馏过程(MEMD)
multiple-effect membrane distillation
膜蒸馏过程中水蒸气的相变热约为2600kJ/kg,远大 于水的比热4kJ/ kg.K。因此,若按常规减压膜蒸馏方 式,需要大量的冷却水;若采用机械式压缩机来吸收蒸 汽潜热,按热泵的能效比为4:1,系统能耗也很高,而 且目前热泵系统价格昂贵。 因此设计了一种多效膜蒸馏方法。将膜蒸馏过程中 的水蒸汽冷凝与原水加热过程耦合,回收蒸发潜热。
预处理对VMD过程相对通量的影响
1.0
相对通 量( Jt/J0)
0.8
无预 处理 PAC+UF PAC+PAAS+UF 分 步PAC+PAAS+UF PAC
实验条件: 采用浸没式减压膜蒸馏, 进口料液温度70.0℃, 流速:1.00m/s, 初始通量:25kg/m2· h
0.6
0.4
有机物含量的降低,能
6
(4)吸收膜蒸馏(Osmotic Membrane distillation,OMD )
对于直接接触式膜蒸馏,当疏
水性分离膜两侧温度相同时,不会 发生水分子的传质。但当疏水性分
离膜另一侧为对水分子有高度吸收
作用的吸收剂时,由于化学位差的 作用,气态水分子则被吸收进入吸
收剂中,完成水分子的传质过程。
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
浓缩倍数
浓缩倍数
在石化废水中超滤水通量的变化
膜蒸馏产水通量的变化
19
3.表面疏水化改性
疏水膜的表面疏水化改性是疏水膜制备技术中的重要 研究方向之一,提高疏水膜的表面疏水性可以使疏水膜
膜蒸馏技术
膜蒸馏的研究现状及进展李小然,尚小琴(广州大学化学化工学院,广东广州510006)摘要:膜蒸馏是20世纪八十年代才引起人们重视的新型膜分离技术。
是一种以蒸汽压差为推动力的新型分离技术。
本文主要对膜蒸馏的机理、用膜、传热机理、影响因素、过程优化、进行了讨论,同时介绍了膜蒸馏在海水淡化、超纯水的制备、水溶液的浓缩与提纯、共沸混合物的分离、废水处理治理等中的应用,并在此基础上提出了膜蒸馏的发展方向。
关键词:膜蒸馏;分离技术;机理;应用;发展Research status and progress of membrane distillationLiXiaoRan,Shang XiaoQin(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006) Abstract:Membrane distillation is a new type of membrane separation technology in the eighty's of twentieth Century.Is a kind of new separation technology with the steam pressure difference as the driving force.In this paper, the mechanism of membrane distillation、membrane、heat transfer mechanism、influencing factors、process optimizationis discussed,At the same time, it introduces the membrane distillation in seawater desalination, preparation of ultra - pure water, water solution concentration and purification, total of azeotropic mixture separation, waste water treatment, etc. in the application, and based on this, proposed the development direction of the membrane distillation.Key words:membrane distillation;isolation technique;mechanism;application;development1膜蒸馏技术的原理膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的分离过程。
膜蒸馏技术
提高膜的固有传质系数,可减弱温差极化现象减弱。当膜的固有传质 系数较高时,流动阻力集中在边界层上,此时,增加扰动会带来传质 效果的提升,提高操作温度同样促进传质 。当然,设置挡板增加扰动 也会造成一定的能量损失,需要综合考察来权衡。
膜蒸馏技术的传质与传热
由此可见 MD 分离的传质过程主要由 3 个阶段组成:①水 分在膜的热料液侧蒸发;②水蒸气穿过膜孔的迁移过程; ③水蒸气在膜的另一侧冷凝。
与之相关的传热过程则主要包括 4 个方面:①热量由料液 主体通过边界层转移至膜表面;②蒸发形式的潜热传递; ③热量由热侧膜表面通过膜主体和膜孔传递到透过侧膜表 面;④由透过侧膜表面穿过边界层转移到气相主体。
大多数MD研究尚处于实验室规模,工业化还不成熟。除DCMD以外, 其他MD类型也应受到更多的关注,它们在膜通量及热效率上有更突出 的优势。
膜组件的优化涉及传质传热、设备投资等方面,应与特定的MD过程及 工艺条件相结合,尤其是将多个方面综合起来研究,从系统角度进行 优化,力求获得整体性能的提升,加快MD技术的工业化步伐。
可能的瓶颈及解决方案
高的能耗与低的热效率是MD过程亟待解决的问题,借助风能、地热能、 太阳能等可再生能源,使用多级热回收装置,都是可借鉴的优化途径。 加强这方面的研究,对于拓宽应用范围,降低运行成本意义重大。
目前MD过程尚无特定的商业用膜,膜材料的性能提升,膜的抗润湿与 抗污染,始终是研究的热点领域,最终的结果是研制出适用于MD过程 的低价高效膜材料。
高的进料浓度会降低蒸汽压力,并引起浓差极化,而且有 可能导致膜的堵塞,因而浓度增加则通量减小。
参数
膜特性参数
膜的特性参数主要包括膜的孔隙率、孔径大小及分布、曲折因子以及 膜厚度等。
膜蒸馏技术
膜蒸馏技术膜蒸馏(Membrane Distillation, MD)是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。
虽然早在20世纪60年代就开始了较系统的膜蒸馏研究,但当时由于受到技术条件的限制,膜蒸馏的效率不高,直到20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺方面迅速发展,膜蒸馏显示出其实用潜力。
本文就膜蒸馏的原理、特征及应用情况作一总结和评述。
1 膜蒸馏技术的简介MD是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程,以膜两侧蒸汽温度差为传质驱动力,它是热量和质量同时传递的过程,膜孔内的传质过程是分子扩散和努森扩散的综合结果。
1.1 膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征所用的膜为微孔膜;膜不能被所处理的液体润湿;在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生,只有蒸汽能通过膜孔传质;所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡;膜至少有一面与所处理的液体接触;对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。
[1]1.2 膜蒸馏的优缺点膜蒸馏的优点有很多:蒸馏过程几乎是在常压下进行,设备简单、操作方便,可以采用非金属设备;在非挥发性溶质水溶液的MD过程中,只有水蒸气能透过膜孔,蒸馏十分纯净,有望成为大规模、低成本制备超纯水的手段;可以处理极高浓度的水溶液,是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程;MD 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;膜两侧只需维持适当的温差即可进行操作,有望利用太阳能、地热、温泉和工厂的余热等廉价能源。
同时膜蒸馏也有一定缺点:MD是一个有相变的膜过程,汽化潜热降低了热能的利用率。
MD与制备纯水的其他膜过程相比通量较小,目前尚未实现在工业生产中应用,MD用膜的材料和制备工艺选择方面有限。
MD过程中的膜污染是其实现工业应用的主要障碍。
[2]1.3膜蒸馏的分类及原理根据膜下游侧冷凝方式的不同,MD可分为4种形式:直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、吹扫气膜蒸馏(SGMD)和真空膜蒸馏(VMD,又名减压膜蒸馏)。
膜蒸馏技术
膜蒸馏技术
嘿,朋友们!今天咱来聊聊膜蒸馏技术。
你说这膜蒸馏技术啊,就像是一位神奇的魔法师!
想象一下,水就像一群调皮的小精灵,在膜的这一边活蹦乱跳。
而这膜呢,就像是一道神奇的门,只让水的小精灵们通过,把其他的杂质啥的都挡在了外面。
这可太有意思啦!
膜蒸馏技术的好处那可真是不少。
它能把脏水里的有害物质给分离出来,让水变得干干净净的,就跟刚从清泉里冒出来的一样。
这多厉害呀!咱平时喝的水、用的水,如果都能经过膜蒸馏技术这么一处理,那得多放心呀!
而且哦,它还特别节能呢!就好比咱平时过日子,能省一点是一点。
膜蒸馏技术就做到了这一点,用最少的能量,办最大的事儿。
你说妙不妙?
咱再打个比方,膜蒸馏技术就像是一个超级厨师,能把普通的食材变成美味佳肴。
它能把那些看起来不咋地的水,变得纯净又好喝。
这要是放在生活中,那可就是化腐朽为神奇呀!
这技术在很多领域都能大显身手呢!比如在化工行业,它能帮忙处理那些复杂的废水,让环境变得更美好。
在食品行业呢,能让咱喝到更健康的饮料。
这不就是给我们的生活添彩嘛!
你说咱生活中要是没有膜蒸馏技术,那得少多少便利呀!它就像一个默默无闻的守护者,在背后为我们的生活质量保驾护航。
咱可得好好珍惜和利用这膜蒸馏技术呀,让它发挥出最大的作用。
让我们的水更清,生活更美。
这膜蒸馏技术,难道不是一个超级棒的发明吗?咱得为它点个大大的赞!以后呀,希望它能在更多的领域发光发热,给我们带来更多的惊喜和便利。
反正我是觉得,这膜蒸馏技术,真是太牛啦!。
科技成果——纳滤膜-膜蒸馏处理海水淡化浓盐水及其资源化综合利用技术
科技成果——纳滤膜-膜蒸馏处理海水淡化浓盐水及其资源化综合利用技术成果简介海水淡化和浓盐水综合利用技术相结合,不但可以解决淡水资源短缺问题,而且极大降低淡化和综合利用成本,提高经济效益,且可解决淡化后浓盐水排放问题,因而是未来海水淡化和综合利用的发展方向和趋势,将引领海水淡化和综合利用的发展潮流,技术的生命周期将会很长。
本技术已有授权专利2件(1、一种聚合物中空纤维复合纳滤膜的制备方法,中国发明授权专利号:ZL200510110158.5,2008.7.16;2、含六氟异丙醇基团的膜功能单体及其纳滤膜制备方法,中国发明授权号:CN102527265B,2013.11.27),已完成项目“海水淡化浓盐水资源化综合利用关键技术研究”上海市科技攻关项目11DZ1205200-上海电站辅机厂有限公司和华东理工大学)。
本项目采用纳滤膜-膜蒸馏处理海水淡化浓盐水及其资源化综合利用技术。
目前海水淡化浓盐水综合利用技术大都延续传统工艺和技术,采用制盐后老卤综合利用,相对独立,无法实现真正意义的零排放。
当前国内从海水中提取锂和海水淡化浓盐水制氯碱工业用精盐水的技术几乎还是空白,因此将纳滤和膜蒸馏等前沿技术应用于海水淡化浓盐水制氯碱工业用精盐水术,掌握高效的浓盐水提取锂方法势在必行。
采用海水淡化浓盐水资源利用装置,对纳滤-膜蒸馏和经纳滤-膜蒸馏-结晶的盐水进行实测,结果显示本技术可满足离子膜电解槽的淡盐水质量指标要求。
目前国内外膜蒸馏规模佰吨级,主要采用聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚偏氟乙烯(PTFE)等平板膜和中空纤维膜,而华东理工大学采用静电纺丝法开发了超疏水PVDF(接触角大于150°),应用于膜蒸馏过程。
国内外高含盐纳滤膜规模仟吨级,主要采用聚酰胺(PA)、磺化聚醚砜(SPES)和含氟聚酰胺(F-PA)等纳滤膜,国外公司有美国Film-Tec公司、日本东丽公司、美国GE公司、美国DOW 公司等,而华东理工大学开发了含六氟异丙醇基团的二胺单体,采用界面聚合法制备了具有优良耐氯性能的含氟纳滤膜,具有自主知识产权(含六氟异丙醇基团的膜功能单体及其纳滤膜制备方法,中国发明授权号:CN102527265B,2013.11.27)。
膜蒸馏qi
膜蒸馏qi
膜蒸馏qi
膜蒸馏是一种即可节约能源又可以高效净化水的水处理技术,它有别于传统的蒸馏技术,具有较低的能耗和较快的净化速度。
膜蒸馏技术以膜分离技术为基础,主要是利用膜的选择性过滤作用,将水分为游离水和锚定水两部分。
水蒸气从游离水中提取出来,而锚定水则留在膜的另一侧。
膜蒸馏的一大优势在于膜的过滤效率可以达到99.9%以上,可以有效地去除悬浮物、病毒和细菌。
膜蒸馏技术不仅可以有效净化水,而且可以大大节约能源,因为膜蒸馏技术能够提取高温低盐度的水蒸气,而传统的蒸馏技术必须使用大量的热量才能达到相同的效果。
膜蒸馏技术已经被广泛应用于食品、饮料、医药和石油化工等行业,以满足不同类型的水净化需求。
总之,膜蒸馏技术是一种高效的水处理技术,具有节能和净化效果,可以满足不同行业的水净化需求。
膜蒸馏技术介绍
膜蒸馏技术简介膜技术被公认为21世纪水处理领域的高新技术,尤其是近年膜材料制备技术发展,膜性能大幅度提高,价格逐年下降,膜技术已越来越成为当前和未来给水安全净化,污废水回用处理工程领域的首选技术,也是未来水质净化处理的发展方向和必然趋势。
膜蒸馏是近年来发展起来的一种新型膜分离技术,它以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力,疏水性微孔膜为传递介质,由于膜的疏水性,溶液水不能透过膜而气体则通过膜孔进行传质,从而实现溶液的浓缩和分离。
由于膜蒸馏仅有水蒸气能透过膜孔,纯水回收率高且水质高于反渗透膜水质,可处理回用极高浓度的含盐水,理论上产水率可达到100%。
废热回收+低温蒸发技术,基于真空膜蒸馏技术在较低的温度和压力下即可以进行的特点,利用低品位的热源,如余热、废热等廉价的能源,只需在膜两侧维持适当的温差就可以进行蒸发,具有分离纯化效率高、不污染环境、操作简单、能耗低、便于与其他净化处理过程耦合与集成的特点,在高盐度、高浓度污染物的工业废水方面有巨大的应用前景。
膜蒸馏技术原理由于膜蒸馏技术是一个热量传递和质量传递的过程,温度极化和浓差极化是影响热量传递和质量传递的两个重要因素。
温度极化主要是由温度边界层引起,从而导致蒸汽压下降,发生浓度极化时,膜表面的浓度要高于热侧料液的主体浓度,传质推动力降低,两者都会影响膜的渗透通量。
高浓度时膜通量降低和单程的热效率很低,成为制约膜蒸馏技术在处理高盐度、高浓度污染物的工业废水工业化进程中发展的瓶颈。
而在有废热可以利用的企业,将低浓度的含盐废水进行预浓缩,再采用机械蒸汽再压缩(MVR)+强制循环结晶技术,具有不可替代的经济效率和环境效益。
膜蒸馏技术特点•低温驱动、余热利用可利用厂区废热对物料进行蒸发浓缩,70-90℃热水或蒸汽均可作为热源。
•耐腐蚀性强设备过流部件采用非金属材质,核心部件采用聚四氟乙烯或聚丙烯。
•模块化设计根据处理规模和现场条件调整模块序列形式和数量,占地紧凑、安装灵活。
膜蒸馏在环境中的应用
膜蒸馏是一种通过薄膜分离技术进行蒸馏的方法,广泛应用于环境领域。
以下是膜蒸馏在环境中的一些应用:
1.海水淡化:膜蒸馏被广泛用于海水淡化,将海水中的盐分和杂质通过薄膜分离,以产生淡水。
这对于缺水地区或岛屿来说,是一种重要的水资源获取途径。
2.工业废水处理:膜蒸馏可用于处理含有有机物、重金属等废水,通过薄膜的选择性分离,实现对废水的净化,减少环境污染。
3.空气净化:膜蒸馏技术可以用于空气中有害气体的分离,提高空气质量。
例如,可用于去除有害气体、挥发性有机物等。
4.污染土壤治理:膜蒸馏可以用于处理含有有机物、油污、重金属等的污染土壤。
通过将土壤与薄膜接触,实现有害物质的分离和回收。
5.污水处理:在城市和工业污水处理中,膜蒸馏可以用于去除悬浮物、细菌、病毒等,提高污水处理效率。
6.气体分离:膜蒸馏可用于气体分离,例如二氧化碳的分离和回收,有助于降低温室气体的排放。
7.食品加工废水处理:在食品加工行业,膜蒸馏可以用于处理废水,减少废弃物对环境的负面影响。
总体而言,膜蒸馏技术在环境领域的应用,有助于资源的高效利用,减少对环境的负面影响,提高水、空气和土壤的质量。
脱盐方法总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言随着工业、农业及人类生活用水量的不断增加,水资源短缺问题日益凸显。
而海水淡化技术作为一种有效的水资源利用方式,逐渐受到广泛关注。
脱盐技术是海水淡化过程中的关键环节,本文将对常用的脱盐方法进行总结和分析。
二、脱盐方法概述脱盐是指将水中的盐分去除或降低到一定程度,使水质达到所需的纯净度。
根据脱盐原理,常见的脱盐方法主要有以下几种:1. 蒸馏法2. 多效蒸发法3. 反渗透法4. 电渗析法5. 正向渗透法6. 离子交换法7. 膜处理法8. 蒸发法三、脱盐方法分析1. 蒸馏法蒸馏法是将水加热至沸腾,使水蒸气蒸发,然后冷凝成液态水,从而实现脱盐。
该方法具有操作简单、成本低等优点,但能耗较高,且在蒸馏过程中,部分有益矿物质和微量元素也会被去除。
2. 多效蒸发法多效蒸发法是一种利用多个蒸发器串联,通过多次加热蒸汽和冷凝水,实现脱盐的方法。
该方法具有节能、设备占地面积小等优点,但能耗仍然较高,且设备投资较大。
3. 反渗透法反渗透法是利用反渗透膜(RO膜)的半透性,在外加压力作用下,使水分子透过膜,而盐分、有机物等杂质被截留,实现脱盐。
该方法具有脱盐率高、操作简便等优点,但能耗较高,且RO膜易污染,需要定期清洗。
4. 电渗析法电渗析法是利用离子交换膜的选择透过性,在外加电场作用下,使水中阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移,从而实现脱盐。
该方法具有脱盐效率高、操作简便等优点,但能耗较高,且膜易污染。
5. 正向渗透法正向渗透法是利用渗透压差,使水分子通过多孔膜,实现脱盐。
该方法具有操作简便、能耗低等优点,但脱盐率相对较低,且目前技术尚不成熟。
6. 离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂的选择性,将水中的阳离子、阴离子与树脂上的相应离子进行交换,实现脱盐。
该方法具有脱盐效率高、操作简便等优点,但树脂易污染,需要定期再生。
7. 膜处理法膜处理法是利用不同类型的膜(如超滤、纳滤、反渗透等)对水中的杂质进行截留,实现脱盐。
膜技术应用于动植物脱盐中的技术优点
膜技术应用于动植物脱盐中的技术
优点
膜技术应用于动植物脱盐中的技术优点
主要优点:
1、以分子量为精度,分离效率高,收率高,纯度好;
2、根据要求可以达到除菌、除热原效果;
3、分离过程不需加热和化学药剂,减少产品污染和节省能耗;
4、可以细分多种成分,提高效价的同时,产生更高的成本价值;
5、分离和浓缩可以连续化进行,减少操作工序,提高生产效率;
6、设备占地面积小,相对传统工艺投资少;
7、工艺简化,自动化设计,操作简单,劳动强度低,降低生产成本;
8、清洗方便,再生恢复:性强,使用寿命长。
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科技成果——膜蒸馏脱盐技术
成果简介
本技术方案利用错流过程提高了膜蒸馏的膜通量,利用多级/效蒸发过程实现了热量的高效循环利用,通过改善膜结构和预处理防止膜污染,通过过程控制实现高淡水产出比和排出液高浓缩比,通过技术集成形成完整的MD脱盐工艺和设备系统。
该技术获得天津市科技支撑计划重点项目“节能减排膜蒸馏海水淡化研究与应用示范”(12ZCZDSF02200)和国家科技支撑计划“膜蒸馏海水淡化技术研究”(2006BAB03A06)等资助。
目前,已建起了初具规模的膜蒸馏疏水膜生产线、膜组件制造生产线、膜蒸馏成套设备生产车间以及较完善的测试系统。
膜蒸馏的应用规模达到了百吨级水平、造水比≥5、浓水含盐量≥20%。
膜蒸馏(MD)是一种将膜技术与蒸发技术相结合的新型脱盐技术。
在MD过程中既有常规蒸馏的蒸汽传质与冷凝过程,又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程,膜蒸馏是一种结合了蒸馏过程的膜过程。
MD技术特征包括:
(1)非挥发性物脱除率高;
(2)盐浓度对MD效率影响相对较低,浓缩比高;
(3)良好的抗污染性能,物料水预处理要求相对低,MD水质适应性较强;
(4)MD水处理过程在接近常压及较低温度(60到≤100℃)下进行;
(5)膜、膜组件及主要设备由高分子材料制备,因而能够处理具有腐蚀性的酸碱盐等工业废水;
(6)蒸发效率高、能够利用低温热源,如:太阳能、地热、工业废热、排空天然气、热电厂/锅炉乏汽等;
(7)MD采用组件化设计,设备体积小、集成化程度高、易于维护和操作;
(8)MD能同其它脱盐技术(RO、MED等)联用以提高整个系统的效率;在有低温热源可利用的情况下,极具成本优势。
膜蒸馏脱盐技术是目前国际国内研究的热点,在高浓盐水体系的脱盐方面具有独特优势。
迄今膜蒸馏技术还没有大规模产业化应用。
在国际上,世界主要发达国家和跨国公司加大了在膜蒸馏方面的研发力度和投入(比如美国、德国、韩国等国家,GE、凯发等公司曾经和正在同天津大学等合作),试图抢占深度脱盐领域的技术与市场先机。
在国家和地方科技计划的支持下,近几年我国的膜蒸馏技术研究取得了质的进步,突破了许多技术难点,包括膜与膜组件生产制造、膜蒸馏节能工艺、膜蒸馏系统设计、装配与运行等,在脱盐方面已显示出了可预期的规模化应用前景。
目前,膜蒸馏在反渗透浓水深度脱盐淡化、高盐废水脱盐与资源化、卤水脱盐与淡化等方面获得了应用,取得了很好的成效。
在海水淡化方面,由于缺乏投入,膜蒸馏应用研究进展相对较慢。
总体上,我国在膜蒸馏的研发方面处于世界领先水平。
原海水含盐量35000mg/L,海水进水温度90℃左右,装置产水量80-100m3/d,造水比≥4-5,产品水TDS≤15mg/L,浓水含盐量15-20%,
吨水耗电<2kWh。
膜蒸馏脱盐技术可在海水淡化浓盐水、高盐废水资源化方面进行了较多的应用。
典型案例
案例名称:膜蒸馏海水淡化装置系统
项目概况:天津碱厂是我国大规模海水冷却的先行先试者,海水经过冷却工艺后其盐度和其它化学成分含量都有较大增加(特别有机物),直接排放会造成污染方面的担忧。
将其淡化产生淡水是一种大胆尝试。
在多方面的支持下,一个百吨级的膜蒸馏海水淡化系统于2011年建成出水。
本项目是目前国际国内最大规模的膜蒸馏海水淡化装置,标志着我国的膜蒸馏海水淡化设备研发已达到国际领先水平。
工艺流程:本项目采用自主研发膜蒸馏集成系统技术。
通过具有完全自主知识产权的错流设计显著提高了膜通量和膜的抗污染性能,即提高了膜蒸馏效率;将多级/效蒸的技术原理应用于膜蒸馏过程实现热量的高效循环利用,以降低热成本;利用TIPS中空纤维膜和膜表面的改性提高膜的抗污染性能,通过科学的过程控制实现高淡水产出比和排出液高浓缩比,通过技术集成形成了完整的MD海水淡化工艺和设备系统。
创新性和特色:
(1)开发出TIPS膜蒸馏用疏水PVDF中空纤维膜,具有较高强度和均匀的孔径结构;
(2)开发出错流式膜组件,并进行了放大,尽可能克服了膜蒸
馏组件的放大效应,保证了膜蒸馏过程具有较大的膜通量;
(3)开发出导热中空纤维及其换热组件,并应用于膜蒸馏过程的热量回收;
(4)开发出适用于MD工况的多级/多效式热量循环利用工艺,即利用前段较高温度的蒸汽加热后段较低温度的海水,如此循环达到了热量的循环利用,显著降低了MD的热成本;
(5)根据MD海水淡化的规律设计出两级MD海水淡化工艺,实现海水淡化过程的优化配置。
膜蒸馏海水淡化装置图
运行结果:原海水含盐量35000mg/L,海水进水温度90℃左右,装置产水量80-100m3/d,造水比≥4-5,产品水TDS≤15mg/L,浓水含盐量15-20%,吨水耗电<2kWh。
效益分析:MD处理100m3海水产生85m3淡水和15吨氯化钠含量20%的浓盐水;淡水(蒸馏水)价格按照5元/m3,20%氯化钠浓
盐水(供电解车间)的价格按照100元/m3计,总收益约为1900元;100m3MD海水淡化的直接运行费用成本(包括化学药品消耗、电力消耗、热力消耗(废热)、人工成本等)约为1400元。
则直接收益为500元/100m3海水,即处理1m3海水的收益为5元。
应用情况:膜蒸馏脱盐技术可在海水淡化浓盐水、高盐废水资源化方面进行了较多的应用。