① 求助,關於膜蒸餾技術
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課程論文
性物質的優勢[7],其缺點是滲透通量低,結構復雜,且不適用於中空纖維膜,限制了商業推廣。Amali等[8]通過對AGMD與DCMD的比較研究,認為AGMD更適用於地熱苦鹹水的脫鹽。SGMD中,冷凝器必須做很大的功才能冷凝下游側的蒸汽,故能耗太大,其研究且僅限於理論及數學模型[9-11]。真空膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差比其他膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差大,因而比其他形式的膜蒸餾具有更大的蒸餾通量。宜於脫除水溶液中的揮發性溶質。Corinne[12]用真空膜蒸餾進行了海水淡化,並且與反滲透過程進行了比較,指出選擇合適的操作條件及進行合理的過程設計,真空膜蒸餾完全可以與反滲透過程相媲美。Fawzi Banat等[13]研究了VMD脫鹽操作參數的靈敏性分析,認為溫度對VMD水通量的影響最大,真空度次之。TzahiY等[14]將DCMD與VMD相結合,結果顯示,當滲透側的壓力由傳統DCMD略高於大氣壓(108 kPa)變至DCMD/VMD下略低於大氣壓(94kPa)時,同相同溫度下的傳統DCMD相比,通量提高15%。
3 膜蒸餾用膜
用於膜蒸餾的膜材料至少應滿足疏水性和多孔性兩個要求,以保證水不會滲入到微孔內和具有較高的通量。通常認為孔隙率為60% ~ 80%,平均孔徑為0.1
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課程論文
~0.5 μm 的膜最適合於膜蒸餾[15]。目前膜蒸餾過程膜材料的研究開發主要集中於3種膜材料,即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。基於上述膜材料,膜蒸餾用膜的制備方法主要有:拉伸法、相轉化法、表面改性法、共混改性法以及復合膜法。近年來,為了提高分離膜的綜合性能,不同膜材料優勢互補的復合膜材料的研究也越來越引起研究者的興趣。Suk 等[16]把合成的疏水大分子化合物與聚碸材料共混,採用相轉化法制膜時,疏水性大分子會遷移至膜表面,得到表面疏水性MD復合膜。Khayeta等[17]用含表面改性大分子的親水性聚碸醚聚膜由相轉化法一步聚成應用於膜蒸餾的新型疏水/親水多孔復合膜,對於1 mol/L的NaCl水溶液,所製得的復合膜水通量和PTFE商業膜持平甚至高於常用的商業膜,截留率達99.7%。Peng Ping 等[5]將3% PVA(聚乙烯醇)同20%PEG(聚乙二醇)混合,由乙醛作交聯劑進行交聯,並在聚合物中引入鈉鹽(如醋酸鈉)提高微相分離,將PVA/PEG親水性凝膠塗覆在疏水性的PVDF 底層上,製成復合膜。所得復合膜的DCMD通量及耐用性較PVDF 膜均有提高。該方法對解決膜蒸餾所用疏水性膜易被潤濕的問題提供了一定的參考。Li Baoan等[18]用在疏水性多孔PP中空纖維膜的外表面塗上了不同孔徑的多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層的復合性中空纖維膜,進行了基於真空膜蒸餾脫鹽過程用膜和設備的研究。由於多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層能夠大大降低表面張力,並在底層和鹽水之間加了一層隔膜,因而能有效防止膜孔潤濕、膜孔結垢和收縮等。研製價格低廉、孔隙率高、通量高、易於工業化生產及應用的MD新型膜材料,已成為MD研究者追求的目標。只有新型理想的膜材料研製成功,膜蒸餾才具有更廣闊的應用空間。
② 膜蒸餾的優點
蒸餾是一種熱力學的分離工藝,它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同,使低沸點組分蒸發,再冷凝以分離整個組分的單元操作過程,是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段,如萃取、過濾結晶等相比,它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑,從而保證不會引入新的雜質。
膜蒸餾(md)是膜技術與蒸餾過程相結合的膜分離過程,它以疏水微孔膜為介質,在膜兩側蒸氣壓差的作用下,料液中揮發性組分以蒸氣形式透過膜孔,從而實現分離的目的。與其他常用分離過程相比,膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點。
膜蒸餾技術有很多特點:
(1)膜蒸餾過程幾乎是在常壓下進行,設備簡單、操作方便,在技術力量較薄弱的地區也有實現的可能性;
(2)在非揮發性溶質水溶液的膜蒸餾過程中,因為只有水蒸汽能透過膜孔,所以蒸餾液十分純凈,可望成為大規模、低成本制備超純水的有效手段;
(3)該過程可以處理極高濃度的水溶液,如果溶質是容易結晶的物質,可以把溶液濃縮到過飽和狀態而出現膜蒸餾結晶現象,是目前唯一能從溶液中直接分離出結晶產物的膜過程;
(4)膜蒸餾組件很容易設計成潛熱回收形式,並具有以高效的小型膜組件構成大規模生產體系的靈活性;
(5)在該過程中無需把溶液加熱到沸點,只要膜兩側維持適當的溫差,該過程就可以進行,有可能利用太陽能、地熱、溫泉、工廠的余熱和溫熱的工業廢水等廉價能源