PTFE膜低温膜蒸馏法海水淡化
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
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膜蒸馏分类
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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。
用于膜蒸馏苦咸水淡化的PTFE疏水膜实验研究
有 效 面积 为 ００ ０４ｍ２结 构参 数 如表 １ 示 ． ． １ ， 所 多层
并 接气 隙式 膜 组 件 ， 题 组 自制 ， 个 膜 腔 尺 寸 为 课 每 ￣Ｉ ０ｍｍＸ２ ０ｍｍ， Ｄ ２ ５ 现用 组 件 由两 个 热 容 腔 、 个 三 冷 容 腔交 替 构成 ， 每个 热 容腔 可安 装两 张 膜 ， 中间 的 冷 容 腔两 侧 均为 铜 冷壁 ， 端 的冷 容 腔 在 最 外 侧 采 两 用 塑 料挡 板 密封 ； Ｓ ０ —３ Ｃ ５ １ Ｃ恒 温 热水 浴 ， 四川 重 庆
（ 内蒙古 工业 大 学 能源 与 动力 工程 学 院 ，呼 和浩 特 ００ ５ ） １ ０ １
摘 要 ：利 用 目前 国 内生 产的 Ｐ Ｅ疏 水膜 ， 自来水 、 水溶 液作 工质进 行 了 多层 并接 气 隙 ＴＦ 以 盐
式膜 蒸馏 实验 ， 比较 了几 种膜 的 分 离性 能 ， 究 了料 液温度 、 液 流量 、 研 料 浓度 对 膜渗 透通 量 的影 响 ， 种 膜 的通量 稳 定性及 污染 情况． 各 实验 结 果表 明 ： 膜在 长期 自来水 、 水 实验 中通 量 、 ４ 盐 电
关键 词 ：疏水膜 ；膜通 量 ； 组 件 ；膜 污 染 膜 中图分 类号 ： ＴＱ０ ８ ８ ２． 文献 标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ —９ ４ ２ １ ） １０ ７ － ５ ０ ７８ ２ （ ０ ２ ０ —０ ００
在 当今世 界淡 水 资源 匮乏 、 源短 缺 、 能 环境 污染
导 率都较 稳 定 ， 别是 在后 期 实验 中 ， 量最 大 ； 特 通 而孔 径 大 、 层 薄 的 １ 在 前 期 实验 中通量 涂 膜
较大， 而随运行 时 间增 长 ， 通量有 所下降 ， 另 是盐 水 实验 中 ， 留 率低 ， 特 ｑ 截 电导 率 高， 因此 不适合 淡 化苦咸 水 用 ， 合来看 ４ 综 膜性 能较好． 实验后各 种膜表 面的 污染情 况较 严重 ， 有黄 色沉积物． 都
PTFE中空纤维膜用于浸没式真空膜蒸馏脱盐的研究
（ ２ ）
冷凝 回收装置构成． 其中加热部分包括 ： 恒温水浴槽， 中空纤维膜组件 ， 空气压缩机等； 冷凝 回收装置包括： 冷凝器， 产水收集瓶， 干燥器 ， 循环水式真空泵等．
同的两 种 Ｐ ＴＦ Ｅ 中空纤维 膜 ．
明的“ 推 压一 拉 伸～ 烧 结 ” 法 制备Ｌ ５ ］ ， 并 以 Ｎａ Ｃ １ 水
溶液为测试液 ， 进行浸没式真空膜蒸馏 （ Ｓ Ｖ ＭＤ ） 脱 盐 实验 ， 主要 考 察 膜 壁 厚 度、 料 液 温 度、 曝 气 量、
Ｎａ Ｃ ｌ 浓度 、 冷侧 真 空 度 等 对 Ｓ ＶＭＤ过 程 中 水 通 量
以上．
关键 词 ：聚四 氟 乙烯 中空纤 维膜 ； 浸 没式 真 空膜 蒸馏 ； 脱 盐 中图分 类号 ： ＴＢ ３ ２ ４ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：１ Ｏ ０ ７ — ８０ ５ ４ — ０ ５ 树脂 ＋润 滑剂一 混 和一 熟 化一 糊料 挤 出一 中空管 一
王 红 杰 ， 朱 海霖 ， 郭 玉 海¨ ， 吴益 尔 ， 金王 勇 ， 张 华鹏 ， 陈建 勇
（ １ ．浙 江理 工大 学 先进 纺织 材料 与制 备技 术 教育部 重 点 实验室 ，杭州 ３ １ ０ ０ １ ８ ；
２ ．浙 江东 大 水业集 团有 限公 司 ， 诸暨 ３ １ １ ８ ０ ０ ） 摘要 ： 通 过调 整挤 出头尺 寸 ， 制备 出不 同壁厚 的聚 四氟 乙烯 （ Ｐ ＴＦ Ｅ） 中 空纤 维膜 ． 采 用 浸没 式
低温多效蒸馏法
低温多效蒸馏法低温多效蒸馏法近年来，低温多效蒸馏法（Low-Temperature Multi-Effect Distillation，简称LT-MED）作为一种高效、环保、节能的膜分离技术，逐渐被广泛应用于海水淡化、制备超纯水、处理工业废水等领域。
本文将从原理、操作及特点三个方面介绍LT-MED技术。
一、原理LT-MED技术是基于多效蒸馏过程，通过在膜前或膜后加废热来提高制水效率，降低运行成本。
LT-MED技术在蒸馏过程中，利用多级蒸馏器实现了能量的循环利用，从而节约能源，减少运行成本。
二、操作LT-MED技术通常采用中温低压自然循环（Medium Temperature Low Pressure Natural Circulation，简称MT-LNPC）作为蒸发器的加热方式，将多效蒸馏器中的每一级都与下一级通过大面积双层悬挂膜连接，形成一条长长的“膜管”，从而使膜的使用寿命更长。
而且，在LT-MED技术中还通常采用高渗泵（High-Pressure Pump，简称HPP）来提高膜的通量，达到更高的制水效率。
三、特点1.高效环保LT-MED技术是一种高效、环保的海水淡化技术，不仅可以有效地去除水中的盐分和杂质，而且在制水过程中不需要任何化学添加剂，具有很高的环保性。
2.节能降低成本LT-MED技术在蒸发器中采用自然循环加热方式，充分利用废热，从而实现高效制水，降低运行成本。
3.灵活性强LT-MED技术的设计结构灵活，可根据实际需求进行不同级数的设计，从而满足不同的制水需求。
4.膜寿命长在LT-MED技术中，膜管采用双层悬挂膜连接，使膜管的使用寿命更长，提高了生产效率和经济效益。
综上所述，低温多效蒸馏法作为一种高效、环保、节能的膜分离技术，被广泛应用于海水淡化、工业废水处理等领域。
随着科技的进步和应用的不断深入，相信LT-MED技术会在未来的水处理领域中发挥更大的作用。
海水淡化的三种方法
海水淡化的三种方法
海水淡化是指将海水中的盐分去除，使其变成可以饮用或用于灌溉的淡水。
在
全球范围内，淡水资源日益紧缺，海水淡化成为一种重要的解决方案。
在本文中，我们将介绍海水淡化的三种方法，蒸馏法、反渗透法和离子交换法。
首先，蒸馏法是最古老、最直接的海水淡化方法之一。
它利用热能将海水蒸发
成水蒸气，然后将水蒸气冷凝成淡水。
这种方法的优点是能够彻底去除海水中的盐分和污染物，产出的淡水质量较高。
然而，蒸馏法需要大量的能源支持，成本较高，且设备复杂，因此在实际应用中受到了一定的限制。
其次，反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化技术之一。
它通过高压将海水逼
过半透膜，使水分子能够通过膜孔，而盐分和其他杂质则被滞留在膜上，最终产出淡水。
反渗透法的优点是能耗较低，操作简便，适用于小型海水淡化设备。
然而，反渗透膜容易受到盐分和污染物的堵塞，需要定期清洗和更换，维护成本较高。
最后，离子交换法是一种较为新颖的海水淡化技术。
它利用特定的离子交换树脂，将海水中的盐离子和其他杂质吸附到树脂表面，从而得到淡水。
离子交换法的优点是操作简便、成本低廉，且不需要外部能源支持。
然而，离子交换树脂容易受到盐分和污染物的影响，需要定期更换树脂，且产出的淡水质量较低。
综上所述，海水淡化的三种方法各有优缺点，可以根据实际需求和条件选择合
适的技术。
随着科技的不断进步，相信海水淡化技术将会变得更加高效、节能、环保，为解决全球淡水资源短缺问题提供更好的解决方案。
希望本文所介绍的内容能够对海水淡化技术的研究和应用有所帮助。
低温多效蒸馏法海水淡化技术
能源和资源配置的战略高度来看， 利用沿海电厂余热
像蒸馏水一样， 浓缩海水从第一效呈阶梯状流入
或核能等其他能源推广蒸馏法海水淡化技术， 对于解 一系列的浓盐水闪蒸罐中， 闪蒸冷却以回收其热量。经
决我国特别是沿海经济发达地区水资源危机， 保障沿 过冷却之后， 浓盐水经浓盐水泵打入大海。
海经济可持续发展具有十分重要的现实与长远意义。
重工与起重技术 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
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低温多效蒸馏法海水淡化技术
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前
沿
我国在 ２０ 世纪８０ 年代末开始研究低 温多效蒸馏法海水淡化技术， 初期主要是
重复， 每效都产生了相当数量的蒸馏水， 到最后一效的 蒸汽在排热段被海水冷却液冷凝。
蒸馏法海水淡化技术是最早投入工业化应用的淡化技术与膜法海水淡化技术相比蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热对原料海水水质要求低装置的生产能力大等优点术占海水淡化技术总市场份额的57能源和资源配置的战略高度来看或核能等其他能源推广蒸馏法海水淡化技术决我国特别是沿海经济发达地区水资源危机海经济可持续发展具有十分重要的现实与长远意义
淋降膜蒸发器串联起来， 用一定量的蒸汽输入通过多
低温多效海水淡化技术完成了蒸馏装置从单效到
次的蒸发和冷凝， 后面一效的蒸发温度均低于前面一 多效的技术接口问题， 解决了蒸发器管板与蒸发管的
效， 从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
弹性连接问题， 筛选出廉价的耐海水腐蚀的防腐涂料，
２．低温多效蒸馏淡化技术的流程
通过设置不同的驱动，
可 以 动 态 输 出 实际使用
膜蒸馏海水淡化法[发明专利]
![膜蒸馏海水淡化法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b586c36602d276a201292e99.png)
专利名称：膜蒸馏海水淡化法专利类型：发明专利
发明人：郭兴中,张振章
申请号：CN02160555.6
申请日：20021231
公开号：CN1513770A
公开日：
20040721
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种高效率低成本的膜蒸馏海水淡化法，将过滤后海水进行微细气泡化加压浮除前处理，去除藻类等悬浮固体杂质，将浮除后的饲水经过微细气泡化气水混合的再次处理，使海水气体混合成均匀雾乳化状态的工作液体，气泡内为饱和水蒸气，将均匀气水混合状态的工作液体送至一淡化装置，淡化装置内具一个或一个以上的多孔疏水性薄膜，使含有大量饱和水蒸气的高含气量工作液体轻易透过多孔疏水性薄膜，对透过薄膜的水蒸气分子予以凝结成净水。
申请人：郭兴中,张振章
地址：台湾省台中市工业区七路20号
国籍：CN
代理机构：上海专利商标事务所
代理人：任永武
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膜蒸馏海水淡化研究进展及发展趋势
中图分类号 ：Ｑ０ ８８ 文献标识码 ： 文章编号 ：０８ １６ （０ ７ ０ － ０ １０ Ｔ ２ ． Ａ １０ － ２ ７ ２０ ） ３ ００ — ４
１ 引言
海水淡化是最 经济并且有利环境 的淡水取用 方式 ， 已成为大规模 开辟新水源 、 解决 日益严重 的 世界性缺水 问题 的首选方案 。 目前 ， 工业上大规
合板 、 玻璃纤维 、 赛璐玢 、 尼龙和硅藻土等 ， 中大 其 部分用硅树脂 、 特氟龙或防水剂处理 以得到所需要 的疏水性 。随着膜蒸馏分离技术的不断发展及新型
膜制造技术的不断涌现 ， 用于膜蒸馏 的膜材料也推
成为最经济的海水和苦咸水淡化技术 。 膜技术在海 洋资源深度开发利用中正在发挥重大作用 。近 ２ ０ 多年来发展的新型膜分离技术——膜蒸馏技术 ， 随
２０ ０ ７年 ５月
天 津 化 工 Ｔａｊ ｈｍｉ ｌｎｕｔ ｉｎｉ Ｃ ｅ ｃ ｄ ｓ ｙ ｎ ａＩ ｒ
Ｖｏ． １Ｎｏ３ １ ． ２ Ｍａ ． ０ ７ ｙ２ ０
・
专 论 与综 述 ・
膜蒸馏海水淡化研究进展及发展趋势
模 使用 的海 水 淡化 方法 主要 是蒸 馏法 和膜 法两 种嗍 ２ 世纪 ５ 年代初 ， 。０ ０ 膜技术被应用于海水淡化 ， 到 ２ 世纪 ７ 年代膜法海水淡化 已商品化 ，现在 已 ０ ０
展。膜蒸馏是以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的 膜分离过程 ， 根据冷侧挥发组分蒸汽冷凝方法或排 除方法不同 ， 可分为 ： 直接接触膜蒸馏 （ Ｃ Ｄ 、 Ｄ Ｍ ）空 气隙膜蒸馏（ Ｇ Ｄ 、 Ａ Ｍ ）吹扫气膜蒸馏（Ｇ Ｄ 和真空 ＳＭ ） 膜蒸馏 （ Ｍ ） Ｖ Ｄ 。最早用于膜蒸馏 的膜材料有纸 、 胶
PVDF膜用于真空膜蒸馏淡化盐水的实验研究
PVDF膜用于真空膜蒸馏淡化盐水的实验研究颜学升;王彩云【摘要】采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水多孔膜,配制NaCl溶液,搭建真空膜蒸馏盐水淡化实验台,实验中着重考察了料液温度、料液流速、料液浓度、系统真空度等操作参数对真空膜蒸馏过程性能的影响.实验结果表明:随着真空度、料液温度的提高,真空膜蒸馏膜通量明显提高;随着料液浓度的提高,真空膜蒸馏膜通量下降,其截留率基本不变;随着料液流速的提高,真空膜蒸馏膜通量变化较缓慢(略微提高).系统在料液温度为88℃、料液流速为240 cm/min、真空度为0.081 MPa、料液浓度为5％时,真空膜蒸馏膜通量为14.1 kg/(m2·h),截留率为99.8％,产水的电导率保持在12μs/cm.【期刊名称】《成都大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】4页(P221-224)【关键词】聚偏氟乙烯(PVDF);中空纤维膜;疏水多孔膜;真空膜蒸馏;淡化盐水【作者】颜学升;王彩云【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江 212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，一般多以非挥发性物质的水溶液为蒸馏对象.当疏水的微孔高分子膜将不同温度的水溶液分隔开时，由于表面张力的作用，膜两侧的水溶液都不能通过膜孔进入另一侧，但是温度高的水蒸汽在膜两侧水蒸汽压力差的作用下，会通过膜孔进入温度低的一侧，然后冷凝，从而实现分离.该过程同常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似，所以称其为膜蒸馏过程[1].膜蒸馏采用疏水性多孔膜，并利用高、低温溶液的蒸汽压差使多种溶液得以浓缩.与热法海水淡化相比，本方法无需将溶液加热到沸点，只要将膜两侧维持适当的温差即可进行.此外，膜蒸馏过程几乎在常压下进行，设备简单、操作方便，同反渗透海水淡化相比无需高压设备，便于实施.目前，膜蒸馏主要有以下4种形式：直接接触膜蒸馏、减压膜蒸馏、吹扫气膜蒸馏与空气隙膜蒸馏[2].研究发现，在真空膜蒸馏中，膜的一侧与进料液体直接接触，另一侧的压力保持在低于进料平衡的蒸汽压之下，透过的水蒸汽被抽出组件外冷凝，增大膜两侧的水蒸汽压力差，可得到较大的透过通量.膜蒸馏虽然有很多优点，但是其热效率低与膜通量低的问题直接影响其产业化[3-6].为了开发有潜力的海水淡化方法，降低海水淡化的成本，本研究拟采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜，以NaCl水溶液为测试液，对减压膜蒸馏淡化盐水技术进行了实验分析，着重探讨了冷侧真空度、料液温度、料液流速和料液浓度等操作条件对膜蒸馏过程的影响.1.1 材料实验所用的中空纤维真空膜蒸馏组件购自天津膜天膜科技有限公司.膜组件外壳材料为有机玻璃，尺寸为Φ 32 mm×1 300 mm，膜内径为0.5 mm，壁厚0.25 mm，平均孔径为0.18 μm，孔隙率为86%，有效面积为0.8 m2.实验所用的NaCl溶液，由固体NaCl与去离子水配制而成.1.2 仪器实验所用仪器包括：C300型恒温热水浴(西安夏溪电子科技有限公司)，DJB-6510型低温恒温水浴(常州首创仪器设备有限公司)，CAL204-IC型电子天平(梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司)，DS5型电导率仪(杭州哈希环境科技有限公司)，MP20R型磁力循环泵、W-100L型射流真空泵(上海一环流体控制设备有限公司).2.1 真空膜蒸馏实验过程真空膜蒸馏实验装置示意图如图1所示，其主要由热侧、真空侧以及中空纤维膜组件构成.热侧包括恒温热水浴、磁力循环泵、转子流量计、温度计、压力表及控制阀等；真空侧包括水环真空泵、低温恒温水浴、产水罐、电子天平等.真空膜蒸馏实验过程为：料液海水在恒温热水浴中加热到预定温度后，利用磁力循环泵，经过转子流量计调节流量后进入中空纤维膜组件；热侧的水蒸汽在蒸汽压差的推动下透过疏水性多孔膜通过真空喷射泵抽出，经过冷凝器冷凝收集；当膜组件两侧的进出口温度稳定后，开始计量收集的淡水，通过电子天平称量淡水的质量.在实验过程中，真空喷射泵一方面可以抽取浓盐水，一方面可以抽取冷侧的不凝气体，建立装置所需要的真空.同时，抽取的料液经过冷凝器促使海水低温蒸发，降低能耗.2.2 计算参数膜通量，是指单位膜面积、单位时间内的产生的蒸汽质量，计算公式为，式中，J为膜通量，kg/(m2·h)；Q为一定时间内馏出液的量，kg；S为有效蒸发膜面积，m2；t为收集Q馏出液所需的时间，h.截留率，是反映产水质量的评价指标，也是膜蒸馏单元操作的评价指标,其定义为，式中，Cp为透过液浓度；CF为进料液浓度.3.1 温度的影响当料液的配制浓度分别为0、6%、10%、13%，维持系统真空度为0.080 MPa，料液进口流速为250 cm/min，料液进口温度对膜通量的影响如图2所示；控制料液的浓度为10%，料液进口流速为250 cm/min，控制系统的真空度分别为0.054、0.063、0.072、0.084 MPa，料液进口温度对膜通量的影响如图3所示；控制料液的浓度为10%，维持系统真空度为0.080 MPa，料液进口流速分别为200、220、250、270 cm/min，料液进口温度对膜通量的影响如图4所示.从图2可知，膜通量随着温度的升高而增大，随着料液浓度的增大而减小；由图3可知，膜通量随着真空度的升高而增大，随着温度的升高而增大；由图4可知，膜通量随着料液流速的升高而增大，随着温度的升高而增大.据此可看出，不管何种操作条件，膜通量都随着温度的升高而增大，这主要是由于水的饱和蒸汽压随着温度上升而升高.而在真空膜蒸馏过程中，驱动力是由料液侧的水蒸汽压差所决定的，提高热侧的蒸汽分压或者提高冷侧的真空度而使两侧的蒸汽压差增大，使膜蒸馏过程的驱动力增大，膜通量亦提高.3.2 真空度的影响由于膜通量随着系统真空的增大而增大，基于此，配制浓度为10%的料液，设定料液进口流速为250 cm/min，当料液温度分别为68、73、80、88 ℃时，真空度对膜通量的影响如图5所示；配制浓度为10%的料液，当料液进口流速为200、220、250、270 cm/min，料液温度为80 ℃时，真空度对膜通量的影响如图6所示.从图5、图6可知，真空度对膜通量的影响与温度对膜通量的影响一致，都是通过提高膜组件两侧的蒸汽驱动力来提高膜蒸馏过程的效率.本技术在产业化应用中，提高料液的温度与提高冷侧的真空度相比，实验设备较为简单，成本也较低廉.同时，本系统中利用了冷凝蒸汽放出的热量来预热料液，回收利用了汽化蒸汽的潜热，从而减少了加热料液的热量输入.3.3 流速的影响在进料温度为80 ℃，料液浓度为10%，真空度分别为0.054、0.063、0.072、0.084 MPa的条件下，膜通量随进料液流速的变化规律如图7所示；在真空度为0.080 MPa，温度分别为68、73、80、88℃的条件下，膜通量随进料流速的变化规律如图8所示.从图7、图8可知，膜通量均随着流速的增大而增大，但是整体曲线变化较平缓，即料液流速对膜通量的影响很小.其原因是，料液流速越大，其对热边界层的扰动越强，越有利于传热传质，但是一旦流体形成温度的流动形态，流速的影响就可忽略不计.同时，考虑到膜组件的机械性能、构造等的影响，也不可能无限制地提高料液流速.3.4 料液浓度的影响固定料液的温度为80 ℃，真空度为0.080 MPa，进料流速为250 cm/min，料液浓度对膜通量及截留率的影响如图9、图10所示.由图9、图10可知，随着料液浓度的提高，膜蒸馏呈整体降低趋势，膜通量减小.这是因为料液浓度越大，热侧水蒸汽分压越小，膜两侧蒸汽压差降低，导致膜蒸馏过程推动力下降.随着料液的浓度的增加，膜通量降低的幅度变大，这主要是由于料液的浓度增加到一定值时，会在膜分离界面出现浓度极化现象，造成膜通量急速下降.此外，实验还发现，料液浓度对截留率的影响很小，如果出现大的波动可考虑是否膜组件受到污染.本研究采用PVDF中空纤维疏水多孔膜对真空膜蒸馏过程开展实验探讨，着重考察了料液温度、料液流速、真空度、料液浓度对减压膜蒸馏过程中膜通量与截留率的影响.实验结果表明，可以通过适当地提高料液的温度、流速及系统的真空度，提高膜蒸馏过程的驱动力(膜两侧的蒸汽压差)，进而提高减压膜蒸馏过程的效率.实际操作中具体采用哪种方法要根据处理的料液、膜组件的材料等因素来综合考虑.同时，本实验中，真空膜蒸馏所达到的最大膜通量为14.1 kg/(m2·h).【相关文献】[1]时俊,袁权高,高丛土皆.膜技术手册[M].北京:化学工业出版社,2001.[2]EI-Bourawi M S,Ding Z，Ma R,et al.A frame work for better understanding membrane distillation separationprocess[J].J Membr Sci,2006,285(1):4-29.[3]Lattemann S,Høpner T.Environmental im pact and impact assessment of seawater desalination[J].Desalination，2008，220(1):1-15.[4]Fang H,Gao J F,Wang H T,et al.Hydrophobic porous alumina hollow fiber for water desalination via membrane distillation process[J].J Membr Sci，2012，403(6)：41-46.[5]朱玉兰.海水淡化技术的研究进展[J].能源研究与信息，2010，16(2):72-78.[6]朱春燕,赵之平,刘殿忠,等.膜蒸馏过程传递机理研究进展[J].膜科学与技术，2009，29(6):99-104.[7]武春瑞,郝福锦,贾悦,等.PVDF中空纤维疏水膜的鼓气吸收法海水提溴性能研究[J].功能材料，2009，40(9):1563-1566.[8]陈利,沈江南,阮慧敏.真空膜蒸馏浓缩反渗透浓盐水的工艺研究[J].过滤与分离，2009，19(3):4-6.[9]申龙,高瑞昶.膜蒸馏技术最新研究应用进展[J].化工进展，2014，34(2):289-297.。
低温蒸馏工艺在海水淡化中的应用和优点
２０机械蒸汽压培Ｍｖｃ装置
与ＭＥＤ工艺采用蒸汽作为动力源不同，Ｍｖｃ工艺是基于热泵应用的原理．在系统内的蒸发冷凝过 程中连续循环和保持潜热交换。在Ｍｖｃ装置中，传热管一侧的工艺入料海水蒸发所需的热量Ｂｌ在传热恃 另一 侧的蒸汽冷凝所释放的潜热提供，如图２。
圈２ Ｍｖｃ毒水蓑化工艺靠羞
作为热泵的压缩机提供克服蒸发和冷凝间由于沸点升高、动力压降损失和传热过程所需的驱动力而产
平衡点蒸汽压，因而使得部分盐水蒸发产生二次蒸汽，在通过除雾器去除夹带的盐水滴后，二次蒸汽被
压缩并排＾传热管内，蒸汽在此冷凝并提供蒸发工艺所需的潜热－
第九届海洋科技与经济发展国际论坛 ２００８亚走海拳淡化与水再利爨套议
ＭｖＣ装置装备齐全，经车间预组装、预连接、预测试后供货，在现场所需的装配工作非常少。产水
低温多效蒸馏ⅫＥＤ装置可利用柴油发电机、发电厂、拉反应堆、炼油厂、化工厂、钢铁厂、焦化厂
等的低品位废热，也可以利用从工业冷却水和废气、从固体废物焚化炉、太阳能池和地热温泉所获得的 废热． 低温多效ＭＢＤ装置的产品水水质在５ｐｐｍ阱下，单台装置生产能力可达到４０∞０Ｉｌｌ’日，大的水厂可 安装多台装置．
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田１ Ｔｖｃ—ＭＥＤ海永藏化Ｉ艺斑程
任何数量的蒸发器—冷凝器（教）可以安捧在低温多效蒸馏ＭＥＤ装置的热回收段中．这取决于温度 和可利用的低品位热源的成本，以及在装置的投资成本与造水比之间最经济的结台点。儿技术方面讲，装 置可采甭的效数只受蒸汽和进入装置的海水温度（装置的热端和冷端）之间的温差阻投每教所允许的最小 温差限制。 低温多效蒸馏ＭＢＤ装置由可得到的压力很低的蒸汽（００３ＭＰａ）或５５０ｃ以上的热水作热褫驱动。在 蒸汽压力较高（０ １ＭＰａ以上）的情况Ｆ，可按热蒸汽压缩装茸ＴＶｃ的型式据供。 进入低温多效ＭＥＤ装置的海水首先在排热冷凝器中被脱气和硬热后分成两腔水流。一部分作为冷却 水排放回太海，另一部分作为淡化工艺的入料海水。＿八料海水经阻垢荆处理并引入最低温的效组。为了 降低温度较低的海水与热效高温盐水的幂可逆混合从而维持装置的热力学效率，入籽海水被引入到最低
生活中解决海水淡化的实际问题的方法和过程
生活中解决海水淡化的实际问题的方法和过程现如今，全球的水资源日益紧缺，尽管地球上的水大部分是由海水组成，但由于海水盐度过高，不能直接作为淡水使用。
因此，解决海水淡化问题变得越来越重要。
海水淡化是将海水中的盐和杂质去除，使其变成可以直接饮用或用于灌溉的淡水。
本文将介绍几种解决海水淡化问题的常见方法和过程。
一、蒸馏法蒸馏法是一种常用的海水淡化方法，其主要过程是利用水的沸点差异将水与盐分离。
具体操作过程如下：1.将海水加热到沸腾，水蒸气上升，经冷凝器冷却后变为液体水。
2.盐分随热水蒸气上升，形成蒸馏水，而常规的海水则在锅中剩下。
这种方法虽然简单，但能够实现良好的脱盐效果。
然而，蒸馏法存在能量消耗高的问题，因为加热海水需要大量的能源，通常需要采用燃煤、燃气或电力等供能方式。
二、反渗透法反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化技术，其基本原理是通过高压将海水逼过逆渗透膜，将水分子通过而拦截盐分子。
具体操作过程如下：1.将海水抽入高压泵，泵会产生高压力将海水推入过滤膜。
2.过滤膜一方面会阻挡海水中的盐分、微生物和杂质，另一方面允许水分子透过。
3.经过一系列的过滤、净化和消毒处理，得到的就是可用于灌溉或饮用的淡水。
反渗透法具有高效、经济、稳定的特点，脱盐率可达到99%以上。
同时，该方法的运行成本相对较低，适用于各种规模和用途的淡化工程。
但是，反渗透膜相对较为脆弱，需进行定期清洗和更换，所以维护工作相对繁琐。
三、蒸发结晶法蒸发结晶法是一种将盐水逐渐蒸发，使盐分析出的方法，可以将海水中的盐分离出来。
具体操作过程如下：1.将海水加热2.海水逐渐蒸发，水分减少，盐分浓度增加3.当盐分达到饱和浓度时，结晶盐开始析出。
继续加热海水，将残留的水分蒸发掉。
4.得到的结晶盐经过干燥和净化处理后可进行包装销售。
蒸发结晶法的优点是可以获得高纯度的结晶盐，可以销售获利。
但是，这种方法需要大量的能量，且操作过程相对繁琐，需要定期清洗设备。
四、电渗析法电渗析法将电解技术与逆渗透技术相结合，通过电场的作用，使带电盐离子在逆渗透膜中迁移，实现去除盐分的过程。
膜蒸馏海水淡化研究
关键词 ： 膜蒸馏 ； 聚偏 氟乙烯； 海水淡化 中 图分 类号 ： ｑ ２ － 文献标 识 码 ： ８８ Ａ
淡 水资 源短缺 成 为 当今 社 会 一 大 问题 ． 水 淡 海
化无疑是淡水来源的途径之一 ． 目前 ， 从海水或苦咸 水获得淡水的主要方法有： 电渗析法、 蒸发法 、 多级 蒸馏法和反渗透法等 ． 近年来迅速发展起来 的蒸馏 法与膜法相结合的膜蒸馏技术在海水淡化的应用 中 获得了成功， 可望成为一种廉价、 高效制取淡水的新
，
膜蒸馏是利用疏水性微孔膜 为介质， 膜两侧水 溶液都不能通过膜孔 进入另一侧 ， 只有热溶液蒸发 的水蒸汽在膜两侧水蒸汽压力差 的驱动下 ， 才会通 过膜孔从热侧进入冷侧 ， 并在冷侧冷凝 ， 从而达到水 的分离． 膜蒸馏过程是气态在膜孔扩散的过程， 传质 速度快 ， 单位膜面积 通量大， 同时， 在低于溶液沸点 和常压下进行 ， 可以利用溶液本身的余热 ， 或工厂的 废热等低能位热源 ， 使成本降低． 它具有很 高的脱盐 率和浓缩 比， 且具有设备简单 、 操作容易、 膜使 用寿 命长、 能耗低等优点 ． 因此 ， 膜蒸馏技术在诸多海水 淡 化工程 中有 一定 的竞 争力 ． 本文采用聚偏氟乙烯 中空纤维微孔膜 ， 用减 并
收稿 日期 ： ０ １ １ ３ 惨改稿 收到 日期 ： ０ １ ３ ５ ２０ —０ —１ ； ２ ０ —０ —０ 作者 简介 ： 于德贤（９ ５ ， ， １ ４ ～） 男 山东海阳人 ， 高级工程师 ，从事集成膜法水处理 的研究
维普资讯
１ ８
膜
科
学
与 技
膜 蒸 馏 海 水 淡 化研 究
于德 贤 于德 良 韩
（． １ 大连京华石油化工研究所 ， 大连
彬 于万波 李新培
蒸馏法海水淡化原理
蒸馏法海水淡化原理答案：根据海水里面各种物质不同沸点的原理，通过蒸汽的方法提取水。
蒸馏法海水淡化，使海水受热汽化，再使蒸汽冷凝，从而得到淡水的方法。
故答案为：蒸馏法海水淡化，使海水受热汽化，再使蒸汽冷凝。
扩展：蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。
蒸馏法海水淡化技术是最早投入工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。
与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。
海水淡化是解决全球水资源短缺的重要方法之一。
下面介绍海水淡化的常用方法及其基本原理。
一、蒸馏法蒸馏法是海水淡化最常用的方法之一，其基本原理是将海水加热至沸点，使海水中的水蒸气化，然后再将水蒸气冷凝成水。
这种方法的优点是工艺简单，技术成熟，适用范围广泛。
但是，它需要消耗大量的能源，而且设备投资和维护成本也比较高。
二、反渗透法反渗透法是另一种常见的海水淡化方法，其基本原理是利用半透膜来分离海水中的水和盐分。
这种方法的优点是能源消耗低，设备简单，易于维护。
但是，反渗透法的缺点是需要使用高压力来使水通过半透膜，因此需要使用大量的水泵，而且设备投资也较高。
三、电渗析法电渗析法是一种利用电场来分离海水中的水和盐分的方法。
这种方法的优点是不需要使用高温和高压，因此能源消耗低，而且设备简单，易于维护。
但是，电渗析法的缺点是需要使用大量的直流电，因此设备投资较高，而且可能会产生电极污染。
四、结晶法原理：根据海水里面各种物质不同结晶温度的原理,先将海水加热,然后通过降温,海水里面的nacl nabr等物质先结晶,剩下的不就是水了么。
五、膜法原理：通过高分子膜来提取海水,因为高分子膜具有憎水性或亲水性,通过亲水性高分子膜可以使水从膜的一边渗透到另一边,但是海水中的盐分却不可以通过,以这样的方法进行海水淡化。
低温多效蒸馏海水淡化技术方案
低温多效蒸馏海水淡化技术方案海水淡化，这个话题其实不难懂，就是把海水中的盐分和杂质去掉，变成可供人类饮用的清水。
大家知道，现在地球上的水资源分布并不均衡，有些地方水多得都能游泳，有些地方干得像个沙漠。
可惜的就是，海水虽多，却不好用，盐分太高，不能喝也不能灌溉作物。
所以，科学家们就发明了各种办法来从海水里“提炼”出干净的水。
低温多效蒸馏技术，听起来挺高大上的样子，实际上呢，说白了就是通过加热海水、蒸发再冷凝，让海水中的盐分被甩掉，只留下干净的水。
嘿，说得简单，但做起来可没那么容易。
这种技术咋运作呢？其实就是通过一种“蒸馏”过程，但跟传统的蒸馏有点不太一样。
传统蒸馏常常是通过高温把液体蒸发成气体，再把气体冷却成液体。
而低温多效蒸馏的“低温”可是关键，它跟普通的蒸发不太一样，整个过程是在一个相对低的温度下进行。
你想，咱们生活中用的水壶加热水，不是要烧开才能变蒸汽吗？低温多效蒸馏就利用了这个原理。
水被加热到一定温度后蒸发，但温度远低于水的沸点。
加热后的蒸汽经过冷凝装置，又变成了水滴，重新流到容器里。
这样一来，盐分和其他杂质都被“甩”了出来，剩下的就是纯净水。
为什么要用“低温”？哦，这就是科学家的聪明之处。
低温下蒸发的能量少，节省了很多电力。
大家知道，海水淡化的电力消耗一直是一个大问题。
如果温度过高，能源成本就会飙升。
而低温多效蒸馏技术，它通过让蒸汽在低温下多次蒸发、冷凝，减少了能源消耗，同时也提高了效率。
就像你拿着一杯热水，喝一口后放着，杯子里的水蒸发得很快，但如果你拿到低温环境下，水蒸发速度就慢了。
对比之下，低温下反复蒸发，效率高，消耗低，水不止喝得更快了，成本也能节省。
这个技术的关键是“多效”。
什么意思呢？就是不是简单地蒸发一次再冷凝，而是把这个过程重复几次，每次蒸发都在相对较低的温度下进行。
这样，水的质量更好，产量也更大。
你想啊，普通的蒸馏就是一次搞定，效率低还费电。
低温多效蒸馏就像给它加了“涡轮增压”，提升了效率，减少了成本。
PTFE蒸馏膜
PTFE 蒸馏膜1.膜蒸馏概述膜蒸馏的概念提出于20世纪60年代，80年代开始飞速发展，因其处理对象必须是水溶液，并且必须以疏水微孔膜为中介，所以在使用上有一定的局限性。
但是与传统的蒸馏和反渗透相比，膜蒸馏的成本更低、设备简单、更节能，并且能够处理高浓度溶液，所以该技术的应用研究非常趋向于工业化应用，主要用于废水脱盐，从废水中去除挥发的有机物、浓缩离子、胶体、细胞等，且已经在海水淡化、苦咸水脱盐、果汁浓缩等方面开展了大量的研究工作。
膜蒸馏是膜技术与蒸发过程相结合的热驱动过程，其所用的膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜。
膜的一侧与热的待处理溶液直接接触，另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触，由于进料侧的蒸汽压高于冷侧的蒸汽压，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物的分离或提纯。
膜蒸馏是热量和质量同时传递的过程，传质的推动力为膜两侧透过组分的蒸汽压差。
因此，实现膜蒸馏必需要有两个条件：①膜蒸馏必须是疏水微孔膜；②膜两侧要有一定的温度差存在，以提供传质所需的推动力。
2.PTFE 蒸馏膜PTFE 膜优良的耐氧化性能和化学稳定性决定了其应用的广泛性,这是其他膜材料所不能比拟的。
近年来，MD 过程膜材料的研究开发集中于3种膜材料,即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。
它们的疏水性能都较好。
PTFE、PVDF 和PP 的表面张力依次为(25-33)@10-3N/m、(23-34)@10-3N/m 和40@10-3N/m,说明PTFE 膜的疏水性最好。
从耐氧化性及化学稳定性看,PTFE 膜优于其他两种膜,这使得PTFE 膜所应用的物系非常广泛,PVDF 膜次之。
实验表明,用PTFE 平板膜进行卤水制取纯水的DCMD 实验，在同一操作温度MembraneSolutions膜蒸馏示意图PTFE 蒸馏膜下,膜通量随搅拌速率增加而增加,当搅拌速由0增加到350r/min时,膜通量增加400%;在同一搅拌速率下,随物系温度增加,膜通量增加;实验温度由30℃增加到50℃,则膜通量增加100%;但膜通量随盐水浓度的增加而下降,实验盐水浓度由0.15mol/L增加到2mol/L,膜通量降低了20%。
赵晶-09-膜蒸馏海水淡化过程研究_三种膜蒸馏过程的比较
膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较赵 晶,武春瑞,吕晓龙3(天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室生物化工研究所,天津300160)摘 要:采用聚偏氟乙烯(PVDF )中空纤维疏水微孔膜,以质量分数3.5%NaCl 水溶液为模拟海水测试液,进行膜蒸馏脱盐实验.比较了真空(VMD )、气扫式(SGMD )和直接接触膜蒸馏(DCMD )过程的脱盐性能,考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧冷凝条件等操作条件对过程性能的影响.结果表明:VMD 过程的产水通量最高,达到21.8L/(m 2・h );DCMD 次之,SGMD 最小.三种MD 过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大,随料液浓度的增加而降低;SG 2MD 和VMD 过程通量分别随冷侧气体流速和真空度增加而提高,而DCMD 过程通量则几乎不随冷却水流速变化而改变.SGMD 、DCMD 和VMD 过程的脱盐率分别为99.97%、99.98%和99.99%,几乎不随操作条件而改变.关键词:膜蒸馏;海水淡化;聚偏氟乙烯;中空纤维疏水膜中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1007-8924(2009)01-0083-07 膜蒸馏(MD )是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程,它以疏水微孔膜为介质,在膜两侧蒸汽压差的作用下,料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔,从而实现分离的目的.与其他常用分离过程相比,MD 具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点,引起了国内外的高度重视[1,2].自20世纪60年代提出膜蒸馏概念至今,已开发出了多种膜蒸馏形式,如直接接触式膜蒸馏(DCMD )、气扫式膜蒸馏(SGMD )、气隙式膜蒸馏(A GMD )和真空膜蒸馏(VMD )等.利用MD 过程进行的净水研究已经扩展到海水及苦咸水淡化[3-5]、化学物质及热敏性物质的浓缩和回收[6-8]、水溶液中挥发性溶质的脱除和回收[9]、废水处理[10,11]等诸多领域,关于海水脱盐过程一直以来都是MD 过程研究的热点.针对盐水淡化的MD 过程分离机理与运行工艺的研究广泛开展[12-15],但目前MD 过程所采用的分离膜多为聚丙烯材料的微孔膜,利用相同分离膜与组件对不同MD 过程的脱盐淡化效率的系统性比较研究较少.本文采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF )中空纤维微孔膜,以3.5%NaCl 水溶液为模拟海水测试液,对DCMD 、SGMD 及VMD 过程进行了较系统的盐水淡化过程性能的对比实验研究,着重考察了料液温度、流速及浓度等因素对三种形式膜蒸馏过程的脱盐效果与效率的影响.1 实验部分1.1 主要实验材料和仪器疏水性聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,自制,内径1.0mm ,壁厚0.15mm ,平均孔径0.16μm ,孔隙率85%.中空纤维膜组件有效长度23cm ,有效膜面积约0.03m 2;氯化钠,分析纯,天津市化学试剂一厂.电子天平,天津市天马仪器厂;DDS -11A 型电导率仪,上海市雷磁仪器厂.1.2 实验装置与运行MD 实验系统流程如图1所示,主要由热侧、冷侧两个回路和PVDF 疏水膜组件构成.收稿日期:2007-09-05;修改稿收到日期:2007-12-13基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAB03A06),天津市重大科技攻关项目(05YFG D GX10000)作者简介:赵 晶(1983-),男,河北邢台人,硕士生,主要从事真空膜蒸馏含盐废水处理过程研究.〈zhaojingnm @ 〉.3通讯联系人〈luxiaolong @ 〉第29卷 第1期膜 科 学 与 技 术Vol.29 No.12009年2月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Feb.20091.原料液槽;2.磁力泵;3.液体流量计;4.压力表;5.温度计;6.中空纤维膜组件;7.冷凝管;8.产水槽;9.蠕动泵;10.循环水式真空泵;11.气体流量计;12.干燥塔图1 膜蒸馏实验装置流程图Fig.1 Experimental apparatus for MD process 三种MD过程的热侧回路都由恒温水浴、磁力泵、流量计、压力表、温度计组成;冷侧回路则各有特色:1)VMD中,在循环水式真空泵所提供的真空度下,蒸汽透过膜孔,经冷凝管冷凝后进入产水槽; 2)DCMD产水槽中的去离子水通过冷凝器冷却以保持在预定温度,由磁力泵驱动使其在冷侧循环,从而使渗透蒸汽冷凝收集在产水槽中;3)SGMD中,在循环水式真空泵的抽吸作用下形成的气流经由干燥塔和气体流量计后进入组件,将渗透蒸汽带入冷凝管中冷凝,然后流入产水槽.料液在恒温水浴中加热到预定温度后,打开冷、热侧循环泵、真空泵(VMD)、或打开吹扫气(SG2MD),通过流量计调节流体流量(流速)到预定值.当膜组件两侧的进出口温度都稳定后,开始记时并收集产水.通过电子天平称量产水接收器的质量增量,即产水质量;以电导率仪监测产水电导值.再利用公式计算膜的通量(J)和脱盐率(R j):J=W/(A×t)(1)式中,W为渗透液质量,kg;A为有效膜而积,m2;t为运行时间,h.R j=C f-C pC f×100%(2)式中,C f、C p分别为原料液和产水的盐浓度,g/L,可利用电导仪测定溶液的电导值,再从NaCl溶液的浓度-电导率工作曲线得到浓度值.2 结果与讨论2.1 盐水温度对MD过程性能的影响采用相同的PVDF中空纤维膜与膜组件,保持热侧盐水流速等操作条件不变,考察了热侧盐水温度对VMD、SGMD和DCMD过程性能的影响,结果分别如图2和表1所示.C f=35g/L,v f=0.66m/s.VMD:p=-0.095MPa;SGMD:v p=0.27m/s;DCMD:v p=0.02m/s图2 料液温度对渗透通量的影响Fig.2 E ffect of feed temperature on the flux of MD process 由图2可知,在实验范围内(50～70℃),三种形式MD过程的产水通量都随热侧盐水温度的升高而增加;且在相同盐水温度下,三种过程的通量表现为VMD>DCMD>SGMD.当料液温度从50℃升高到70℃时,VMD过程通量由8.5L/(m2・h)增加至21.8L/(m2・h),而SGMD和DCMD过程通量分别由1.34L/(m2・h)和3.22L/(m2・h),增加至 ・84 ・膜 科 学 与 技 术第29卷 4.11L/(m 2・h )和15.12L/(m 2・h ).表1 料液温度对馏出液电导率与脱盐率的影响Table 1 E ffect of feed temperature on the conductivityand rejection of MD process料液温度T /℃VMD SGMD DCMD 电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%50 3.499.991099.97 5.499.9855 3.399.999.599.97 5.099.9860 3.199.991099.97 4.899.9865 3.299.999.599.97 5.499.98703.299.991099.975.499.98MD 过程通量随热侧温度提高而上升,是因为随着料液温度的升高,热侧气液相界面处水的饱和蒸气压增大,从而增大了过程的传质推动力,使过程通量明显增大.在VMD 过程中,水蒸汽通过膜的推动力主要由两部分组成,一部分是膜热冷两侧温差形成的水蒸汽压差,另一部分是由冷侧真空度导致的膜两侧的压力差;而在DCMD 和SGMD 过程中,水蒸汽透过膜孔的推动力主要是膜热冷两侧温差形成的水蒸汽压差,因此在三个膜蒸馏过程中,VMD 过程的膜渗透通量最大.在实际的水处理过程中,还需考虑膜材料的使用温度、能耗以及冷却水用量等因素,进料温度不能无限提高,一般选择在50～70℃为宜[15].由表1可知,进料液温度从50℃提高到70℃,VMD 、SGMD 和DCMD 过程的产水电导均保持稳定,脱盐率也都保持在较高水平,分别为99.99%、99.97%和99.98%,且不随料液温度提高而变化.2.2 料液流速对过程处理性能的影响分别控制进料液温度为65℃和70℃,考察了料液流速对VMD 、SGMD 和DCMD 过程性能的影响情况,结果分别如图3和表2、表3所示.C f =35g/L.VMD :p =-0.09MPa ;SGMD :v p =0.27m/s ;DCMD :v p =0.02m/s图3 料液流速对渗透通量的影响Fig.3 E ffect of feed velocity on the flux of MD process表2 料液流速对馏出液电导率与脱盐率的影响(70℃)Table 2 E ffect of feed velocity on the conductivity and rejection of MD process (70℃)料液流速v /(m ・s -1)VMD SGMD DCMD 电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%0.44 3.199.991099.97 5.899.980.66 3.199.991099.97 5.499.980.88 3.199.999.599.97 5.699.981.11 3.299.999.599.97 5.899.981.33 3.199.999.599.97 5.899.98 由图3可知,在冷侧操作条件和热侧料液温度确定时,料液流速从0.44m/s 提高到1.33m/s ,VMD 和SGMD 过程的产水通量都无明显变化,在65℃下分别保持在14.4和3L/(m 2・h ),在70℃下分别保持在18.3和4.2L/(m 2・h ).随料液流速提高,DCMD 过程的产水通量也基本稳定,只是在流速为0.8～1.0m/s 时略有提高.上述现象产生的原因是:VMD 和SGMD 过程 第1期赵 晶等:膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较・85 ・ 的传质阻力主要是由膜孔内或冷侧的气相所造成的,以至于通过提高热侧料液流速来削减温度极化和浓差极化并不能有效提高膜蒸馏过程的渗透通量[12];而在DCMD 过程中,冷侧冷凝液与膜表面直接接触,不存在气相所造成的阻力.因此,膜两侧热边界层内的传热过程可能成为该过程传质的控制步骤,而热侧料液流速的增加可以使膜面流体的湍流程度增大,减小了膜面与主体之间的层流边界层的厚度,使极化现象减弱,从而使DCMD 过程的渗透通量略有增加.由表2、表3可知,随热侧料液流速的增加,三种MD 过程的馏出液电导率和脱盐率均无明显变化.其中又以VMD 馏出液水质最佳,其电导率保持在3μS/cm 以下,脱盐率保持在99.99%以上,而SGMD 和DCMD 过程的脱盐率分别为99.97%和99.98%.表3 料液流速对馏出液电导率与脱盐率的影响(65℃)Table 3 E ffect of feed velocity on the conductivity and rejection of MD process (65℃)料液流速v /(m ・s-1)VMD SGMD DCMD 电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%0.44 2.799.999.599.97 5.699.980.66 2.899.999.599.97 5.499.980.88 2.899.99999.97 5.499.981.11 2.999.99999.97 5.599.981.33 2.999.999.599.97 5.699.982.3 冷侧冷凝条件对过程处理性能的影响分别考察了冷侧真空度、气体流速和冷却水流速对VMD 、SGMD 和DCMD 过程性能的影响情况,结果分别如图4、图5和表4所示.T f =70℃,C f =35g/L ,v f =0.66m/s图4 冷侧液体(气体)流速对渗透通量的影响Fig.4 E ffect of water (sweeping gas )velocityon the flux of MD process由图4可知,对DCMD 过程而言,冷却水流速从0.01m/s 提高到0.05m/s ,通量基本保持在1312L/(m 2・h ).在实验范围内,产水通量几乎不随冷却水流速提高而变化.而SGMD 过程通量则随冷侧气体流速增加迅速提高,冷侧气体流速从0.15提高到0.27m/s ,过程通量由1.08增加到4.97L/(m 2・h ),提高了近4倍.由图5可知,VMD 过程的通量随着真空度提高而呈近直线上升趋势,冷侧T f =70℃,C f =35g/L ,v f =0.66m/s图5 冷侧真空度对VMD 渗透通量的影响Fig.5 E ffect of vacuum degree on the flux of MD process真空度从0.07提高到0.095MPa ,过程通量由6.4增加到21.79L/(m 2・h ),提高了近3倍.在SGMD 过程中,料液侧的传热系数远高于吹扫气侧,温度极化的影响主要来自于吹扫气侧,即SGMD 中水的传质也主要受控于吹扫气侧而非料液侧.因此,随着吹扫气侧流速的增加,使冷侧膜表面处的温度极化现象减弱,从而增大了过程的传质推动力,致使SGMD 过程的渗透通量随冷侧吹扫气流速的增大而增加[9].VMD 过程的传质推动力(即气液界面层与气相主体之间的压力差,ΔP )随着冷侧真空度的增加而增大,导致了其渗透通量与推动力呈正比线性关系(J =K m ・ΔP ).而在DCMD 过程中,热侧料液和冷侧冷却水都与膜表面直接接触,冷热侧膜表面的温度极化现象对其传质过程都有影 ・86 ・膜 科 学 与 技 术第29卷 响,从而使其渗透通量并不随冷侧液体流速的增加而有所变化.由表4可知,在VMD 和DCMD 过程中,其馏出液电导率和过程脱盐率均不受冷侧冷凝条件改变的影响,脱盐率保持在99.98%以上.而在SGMD 过程中,由于其传质过程主要受冷侧吹扫气的影响,因此,该过程馏出液电导率随冷侧气体流速的增加而有所降低,过程脱盐率维持在99.97%左右.表4 冷侧液体(气体)流速对馏出液电导率与脱盐率的影响Table 4 E ffect of water (sweeping gas )velocity on the conductivity and rejection of MD process VMDDCMDSGMD冷侧真空度p /MPa电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%冷侧液体流速v /(m ・s -1)电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%冷侧气体流速v /(m ・s -1)电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%0.07 3.399.990.012 4.599.980.15999.970.075 3.299.990.019 4.799.980.17999.970.08 3.299.990.027 4.599.980.198.599.970.085 3.299.990.035 4.499.980.218.399.970.09 3.499.990.042 4.499.980.248.299.970.0953.599.990.0514.599.980.278.299.972.4 料液浓度对过程处理性能的影响图6和表5分别给出了VMD 、SGMD 和DCMD 过程通量和产水电导、脱盐率等性能随原料液盐水浓度的变化情况.由图6可知,当原料液盐水浓度较低时(<40g/L ),三种过程渗透通量随料液浓度的变化并不明显;而当浓度超过80g/L 后,随着盐水浓度继续增加,三种膜蒸馏过程的渗透通量都呈缓慢下降的趋势.在VMD 过程中,当料液浓度大于320g/L 时,产水通量迅速降低.随着料液浓度的增加,热侧水蒸汽分压降低,膜两侧蒸气压差也随之降低,从而导致膜蒸馏过程推动力下降;另一方面,随着料液浓度的增加,NaCl 水T f =70℃,v f =0.66m/s.VMD :p =-0.095MPa ;SGMD :v p =0.27m/s ;DCMD :v p =0.02m/s图6 料液浓度对渗透通量的影响Fig.6 E ffect of feed concentration on the flux of MD process 表5 料液浓度对馏出液电导率与脱盐率的影响Table 5 E ffect of feed concentration on the conductivity and rejection of MD process料液浓度C /(g ・L -1)VMD SGMD DCMD 电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%电导率ρ/(μS ・cm -1)脱盐率R j /%5 3.199.998.599.97 5.299.9815 2.899.998.599.97 5.699.9835 3.199.998.599.97 5.499.9860 2.899.999.099.98 5.099.9980 3.199.999.099.99 5.599.99100 3.099.999.599.99 5.599.99120 2.799.9910.099.99 5.599.99160 3.099.9910.099.99 6.099.99200 2.499.9910.099.998.099.99240 2.199.9910.099.9910.599.99280 2.499.9910.099.991599.99320 2.699.9910.599.992399.99360 2.899.9910.599.992999.99 第1期赵 晶等:膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较・87 ・ 溶液的黏度逐渐增大,从而使温度边界层和浓度边界层增厚,膜面处溶液的温度降低、浓度增高,因而水蒸汽压下降,过程传质推动力减小.以上两方面都会导致膜蒸馏渗透通量随料液浓度的增加而下降.对VMD 过程,当盐水浓度超过320g/L 时,由于产生的蒸气量较大,使膜表面处盐溶液浓度过高,可能在膜表面析出形成NaCl 晶体堵塞膜孔,从而导致了VMD 过程膜渗透通量的迅速降低.由表5可知,随着料液浓度的增加,VMD 过程的馏出液电导率基本保持稳定,其脱盐率接近100%,而其它两种形式的馏出液电导率均随料液浓度的升高有所增加,但其过程脱盐率均达99.99%以上.综合考虑料液浓度对三种MD 处理性能的影响,VMD 在料液浓度较高时仍能保持较高渗透通量,且馏出液电导率最低.因此,VMD 过程可望应用于高浓度盐水的处理.3 结论采用PVDF 中空纤维疏水微孔膜进行的三种MD 过程脱盐实验中,VMD 过程渗透通量最高,达21.8L/(m 2・h ),DCMD 次之,SGMD 最小.三种MD 过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大,随料液浓度的增加而降低;随着料液流速的增加,VMD 和SGMD 渗透通量无显著变化,而DCMD 过程略有增加;VMD 和SGMD 过程的渗透通量分别随冷侧气体流速和真空度的增加而增加,DCMD 渗透通量不随冷却水流速的增加而改变.三种MD 过程的脱盐率均不随各操作条件的改变而改变,脱盐率接近100%.参考文献[1]K evin W Lawson ,Douglas R Lloyd.Membrane distilla 2tion[J ].J Membr Sci ,1997,124:1-25.[2]吴庸烈.膜蒸馏技术及其应用进展[J ].膜科学与技术,2003,3(4):67-79.[3]Hsu S T ,Cheng K T ,Chiou J S.Seawater desalination bydirect contact membrane distillation [J ].Desalination ,2002,143:279-287.[4]Xu Y ,Zhu B K ,Xu Y Y.Pilot test of vacuum membranedistillation for seawater desalination on a ship [J ].Desali 2nation ,2006,189:165-169.[5]李 玲,匡琼芝,闵犁园,等.减压膜蒸馏法淡化罗泊湖地下苦咸水研究.水处理技术,2007(1):67-70.[6]李建梅,王树源,徐志康,等.真空膜蒸馏法浓缩益母草及赤芍提取液的实验研究[J ].中成药,2004(5):423-424.[7]Knud C ,Rene A ,Iben T ,et al .Using direct 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removal from water by membrane distillation (MD ):The comparison of three configurations [J ].J Membr Sci ,2006,286:93-103.书 讯编辑部尚有2008年12月召开的“新膜过程研究与应用研讨会”论文集出售.该书约48万字,分新膜过程的基础理论研究和专题综述两部分,收录大会报告24篇,会议论文33篇,该书的售价是80元/册.2008年《膜科学与技术》精装合订本即将发行,售价为130元/册(含邮费),编辑部现接受预定.(本刊编辑部) ・88 ・膜 科 学 与 技 术第29卷 Sea w ater desalination by membrane distillation :a comparison of three processesZHA O Ji ng ,W U Chunrui ,L U ・・Xiaolong(K ey Laboratory of Hollow Fiber Membrane Materails and Membrane Process Ministry of Education ,Institute of Biology and Chemistry Engineering ,Tianjin Polytechnic University ,Tianjin 300160,China )Abstract :Microporous hydrophobic polyvinylidene fluoride (PVDF )hollow fiber membrane was employed in the seawater desalination experiment ,using 3.5%NaCl aqueous solution as testing solution.The desalination performances of vacuum (VMD ),sweeping gas (SGMD ),and direct contact membrane distillation (DCMD )pro 2cesses were compared.The effects of the temperature ,velocity ,and concentration of the feed solution ,together with the condition of the permeate side on the performance of MD processes were studied.The results shows that the flux of VMD process is the highest ,with 21.8L/(m 2・h ),that of the DCMD process is moderate ,and the SGMD is the lowest.In all the three processes ,the flux increases with the enhancement of feed tempera 2ture ,and decreases with the increase of feed concentration.In VMD or SGMD process ,the flux increases as the vacuum degree or sweeping gas velocity increases.But in our experiments ,the flux of DCMD process hardly showed any variation as the water velocity of the permeate side increased.The rejection for salt in all the three processes was stable and kept near 100%,as the operating parameters changed.K ey w ords :membrane distillation ;seawater desalination ;polyvinylidene fluoride ;hydrophobic hollow fiber membrane(上接第82页)N anof iltration continuous process control :recovery ofoligosaccharides from streamed soybean w aste w aterW A N G L ei 1,S HA O Cheng 1,W A N G Hai2(1.Institute of Advanced Control Technology ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,China ;2.Dalian Institute of Chemical Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Dalian 116023,China )Abstract :A novel nanofiltration concentration process for recovery of oligosaccharides from streamed soybean waste water is explored.Technical flow and control requirements for 20t/h nanofiltration continuous process is introduced.One process control system based on PLC was designed.The control system is integrated by Siemens TP170B as human machine interface (HM I ),S7200,DR20and MM430as control center.It is proved by application in Shandong Gushen that the design can meet the technical requirements with availability ,relia 2bility and efficiency.K ey w ords :membrane separation ;nanofiltration (NF );soy oligosaccharide ;process control ;auto control 第1期赵 晶等:膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较・89 ・ 。
科技成果——高效低温膜蒸馏高盐水处理技术
科技成果——高效低温膜蒸馏高盐水处理技术成果简介
膜蒸馏技术是一种采用疏水性微孔膜的新型膜脱盐技术，该技术常压脱盐，操作运行方便；可处理高浓度盐溶液，产水率远远高于其它膜分离技术。
膜蒸馏脱盐技术分离效率高、环境友好，且便于与其它净化处理过程耦合与集成，在水的淡化、化学物质回收、高盐废水处理及回用等领域具有巨大应用前景。
技术特点
（1）常压进行，设备构造简单，操作运行方便；
（2）仅有水蒸汽能透过膜孔，产水水质纯净；
（3）可处理高浓度盐溶液，产水率远高于其它脱盐技术；
（4）可利用工业废/余热以及太阳能、地热等绿色热源。
技术成熟度成熟应用
市场前景
该技术在高盐废水回用处理，实现“零”排放，减少环境污染负荷，大幅度提高水资源利用率方面展现了广阔的产业化和工业化应用发展前景，尤其该技术的产业化及工业化应用可有效解决制约我国水环境污染治理、节能减排、区域社会经济可持续发展的高盐废水达标排放问题。
应用情况
目前该项技术已经在国内的多家企业，对不同的高浓度工业废水进行了示范应用，如内蒙达拉特旗火电厂反渗透浓盐水、山东铝业公
司氧化铝生产过程的碱性浓水、甘肃金川电解镍生产过程的高浓度硫酸钠废水、中石化环氧氯丙烷生产过程的高浓度氯化钙废水、山东染料厂的高盐度高色度废水、吉林糠醛厂的高浓缩酸性糠醛废水、北京大兴电子荧光屏酸性高磷废水、印钞厂酸性电镀废水等。
低温多效蒸馏海水淡化技术在沿海钢铁企业的应用
世界金属导报/2012年/3月/6日/第B10版节能环保低温多效蒸馏海水淡化技术在沿海钢铁企业的应用唐智新吴礼云梁红英张波作为水资源消耗大户的沿海钢铁厂，利用钢铁厂内余热余能及海水资源进行海水淡化，可在相当程度上减少对淡水资源的消耗，并充分减少钢铁厂的能源浪费，从而实现钢铁制造成本的降低。
同时，利用海水淡化作为沿海地区钢铁厂的第二种供水路径，对钢铁厂的用水平衡和供水安全也可起到积极作用。
本文结合首钢京唐公司海水淡化项目，介绍了低温多效蒸馏海水淡化技术在沿海钢铁企业的应用，在获得大量淡水资源的同时，不仅实现了煤气、蒸汽的“零”放散，工业废水的“零”排放，还为沿海钢铁联合企业的余热余能利用提供了一个新的平台。
1低温多效蒸馏海水淡化技术海水淡化是指脱除海水中的绝大部分盐份，使之达到生活或工业生产用水水质标准的技术总称。
海水淡化的方法主要分为热法、膜法和化学方法三大类十余种。
目前，常用的海水淡化技术主要有多级闪急蒸馏(MSF)、多效蒸馏(MED)以及反渗透(RO)等。
MED中的低温多效蒸馏(LT-MED)开发后在世界范围内迅速得到较为广泛的应用，与RO和MSF一起成为最具发展前景的海水淡化技术。
1.1低温多效蒸馏海水淡化技术原理低温多效蒸馏海水淡化(LT-MED)技术是指在真空情况下，盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
在第一效内，加热蒸汽将其中的能量传递给海水补给水，并将一部分补给水蒸发。
所产生的蒸汽进入第二效，流经第二效的换热管束时冷凝。
热量继续传递到第二效换热管束外的海水补给水，并将一部分补给水蒸发。
所产生的蒸汽又被用作第三效换热管束中的加热流体，在以后的每一效间都重复这一过程，直到最后一效。
最后一效产生的蒸汽在蒸馏水冷凝器中被冷却水冷凝(一部分冷却水将被用作补给水)。
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