膜蒸馏

展望
(1)膜蒸馏过程进行所需要的能量主要用于挥发性 组分的汽化，从一点上讲，膜蒸馏过程是一个能 耗大户。但是，由于过程所需要的操作条件非常 温和(常压、数十摄氏度)，使用自然能源或废热 便可以实现操作。 (2)尽管膜蒸馏在节能、环保方面具有一定的优势， 但是为减小设备规模、降低设备投资，能量回收 成为膜蒸馏装置中非常重要的一个环节。这样就 存在热回收率的提高与膜蒸馏推动力的降低的矛 盾．这一矛盾的解决是膜蒸馏技术实现大规模工 业化的关键步骤之一；
简介
膜蒸馏原理
1 、膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜，孔径在 0.2~0.4微米。
2 、膜的一侧与热的待处理溶液直接接触，另一侧直
接或间接的与冷的水溶液接触。 3 、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，从而实现混合物分离。
4、两个必须条件：疏水膜和温度差。
气隙式膜蒸馏（AGMD）
传质过程的前三步与直接接触膜蒸馏相同，从第 四步开始，透过侧的蒸汽不直接与冷液体接触， 保持一定的间隙，透过蒸汽扩散穿过空气隔离层 后在冷凝板上进行冷凝．
气隙式膜蒸馏（AGMD）
D. Woldemariam等应用中试规模的气隙式膜蒸馏（AGMD）系统净化城市污水处理厂的 污水。 区域供热网络（DHN）作为膜蒸馏系统的热源。 在膜蒸馏设备上分析药物残留物 的去除性能，比热需求和经济评估。 几乎所有的靶向药物化合物被非常高的去除
直接接触式膜蒸馏（DCMD）
M. Tian等利用双浴凝固相转化法，将亲水性PSf和聚乙烯吡咯烷 酮（PVP）溶于NMP/水的混合物中，相转化成膜 ，并利用等离 子体聚合法，以CF4为单体，将亲水性膜改性成疏水性膜，用于 DCMD。
[3] M. Tian et al. CF4 plasma modified highly interconnective porous polysulfone membranes for direct contact membrane distillation (DCMD), Desalination.369 (2015) 105–114
应用
无机水溶 液的浓缩 和提纯 共沸物 的分离
其他 应用
采用哪种形式的膜蒸馏，这取决于透过物的组 成、流量和挥发性。一般来说 （1）DCMD（直接接触膜蒸馏）:结构要求的最少 且操作最易，他适于脱盐或浓缩水溶液（橘汁 等），水为主要渗透成分。 （2）VMD（减压式）：用于从水溶液中除去挥发 性有机物或可溶气体。 （3）AGMD（气隙式膜蒸馏）：适用于平板膜的膜 蒸馏过程。
[4] D. Woldemariam et al. Membrane distillation pilot plant trials with pharmaceutical residues and energy demand analysis, Chemical Engineering Journal.306 (2016) 471–483.
简介
设备所需体积小
较低的操作温度和压力
汽化潜热降低了 热能的利用率
优点
对不挥发性组分 100%的 理论截留率
缺点
膜通量较小，工 业化程度低 膜材料选择性有 限
可处理分离热敏性物质和 高浓度废水
良好的化iam et al. Membrane distillation pilot plant trials with pharmaceutical residues and energy demand analysis, Chemical Engineering Journal.306 (2016) 471–483.
简介
MD过程膜材料的研究开发集中于三种膜材料。
PTFE膜的疏水性最好，而且其耐氧化性及化学稳定性也优于 其他两种膜，这使得PTFE膜所应用的物系非常广泛，PVDF 膜次之。虽然PP膜化学稳定性及耐氧化性相对较差，但由于 价格低廉，市场应用广阔。
[1]Peng Wang , Tai-Shung Chung ,Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring, Journal of Membrane Science.474 (2015) 39 –56.
汇报人：
目录
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简介 操作方式 应用
展望 膜蒸馏研究的发展趋势
简介
膜蒸馏的发展历程： 20世纪60、70年 代 至今 20世纪60年代 前 20世纪80年 代
20世纪60年代前，膜蒸馏技术就已经在国际上开始了较系统的研究，但 由于受到技术条件的限制，膜蒸馏的效率不高。 20世纪60、70年代，膜分离研究者致力于采用反渗透、超滤、微滤等膜 技术来解决水处理问题，膜蒸馏一直没有引起人们的足够重视。 20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺技术的迅速发展，膜蒸馏才 显示出其实用潜力． 近几十年来对这一新型膜分离过程的研究不断深入，虽然至今还未见大规 模工业生产应用的报道，但无论在传质、传热机理方面还是在应用方面的 研究都取得了巨大的进步，一些与膜蒸馏相关的膜过程相继出现并同样引 起人们的重视．
应用
(3)膜的价格是膜蒸馏过程运行成本的重要影响因素 之一。据估计，膜的价格若有大幅度降低，方才 能使膜蒸馏过程的运行成本具有明显的竞争力； (4)膜蒸馏过程与其它膜过程耦合使用，发挥各自的 优势，是今后膜蒸馏技术应用的一个重要方向。
参考文献
[1]Peng Wang , Tai-Shung Chung ,Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring, Journal of Membrane Science.474 (2015) 39–56. [2] E. Drioli et al. Membrane distillation: Recent developments and perspectives, Desalination.356 (2015) 56–84. [3] M. Tian et al. CF4 plasma modified highly interconnective porous polysulfone membranes for direct contact membrane distillation (DCMD), Desalination.369 (2015) 105–114 [4] D. Woldemariam et al. Membrane distillation pilot plant trials with pharmaceutical residues and energy demand analysis, Chemical Engineering Journal.306 (2016) 471–483.
操作方式
直接接触式膜蒸馏 气隙式膜蒸馏 减压式膜蒸馏
直接接触式膜蒸馏（DCMD）
膜的一侧直接接触热料液，另 一侧直接接触冷流体．传质过 程为：(1)水从被处理液体主体 扩散到与疏水膜表面相接触的 边界层；(2)水在边界层与疏水 膜的界面汽化；(3)汽化的蒸汽 扩散通过疏水性膜孔；(4)蒸汽 在疏水膜的透过侧直接与冷流 体接触而被冷凝．
[5] Jian Zuo,Tai-Shung Chung. In-Situ Cross-Linked PVDF Membranes with Enhanced Mechanical
Durability for Vacuum Membrane Distillation, AIChE Journal.November 2016 Vol. 62, No. 11
谢谢
减压膜蒸馏（VMD）
减压膜蒸馏又称真空膜蒸馏，是在膜的透过侧用真空泵抽真空， 以造成膜两侧更大的蒸汽压差．传质的前三步与直接接触膜蒸 馏相同，第四步透过蒸汽被真空泵抽至外置的冷却器中冷凝， 减压膜蒸馏比其他膜蒸馏过程具有更大的传质通量，所以近几 年来受到比较大的关注．
应用
海水 淡化
超纯水 的制备