膜蒸餾熱效率

『壹』 與蒸餾相比，膜蒸餾有哪些特點

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

『貳』 比較膜蒸餾與蒸發的差異，為什麼說膜蒸餾與蒸發過程

比較膜蒸餾與蒸發的差異，為什麼說膜蒸餾與蒸發過程
（1） 海水淡化
淡水資源短缺成為當今社會一大問題，海水淡化無疑是淡水來源的途徑之一。目前從海水或苦鹹水獲得淡水的主要方法有：電滲析法、蒸發法、多級蒸餾法和反滲透法等。近年來迅速發展起來的蒸餾法與膜法相結合的膜蒸餾技術在海水淡化的應用中獲得了成功，可望成為一種廉價高效製取淡水的新方法。利用工業上使用的海水余熱或用工業廢熱加熱海水進行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設備簡單、操作容易、能耗低等優點，使膜蒸餾技術在諸多海水淡化工程有一定競爭力!
（2） 超純水的制備
由於膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對自來水進行處理後，水質達到微電子工業用高純度水三級和醫用注射水的標准。特別是近來新型高通量無機膜和有機-無機混合膜的開發成功，使得用膜蒸餾制備超純水變為具有巨大商業潛力的工業手段。
（3） 廢水處理
膜蒸餾與其他膜過程相比，其主要優點之一就是可以在極高的濃度條件下運行，即可以把非揮發性溶質的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達到飽和狀態。張鳳君等人採用中空纖維膜蒸餾技術對含酚廢水進行了研究，結果使濃度高達5000mg/L的苯酚經處理後可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人採用自製中空纖維膜蒸餾組件對油田聯合站含甲醇污水進行膜蒸餾處理研究，質量濃度高達10mg/mL的甲醇水溶液經處理後可降至0.03mg/mL一下。
（4） 共沸混合物的分離
膜蒸餾對某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術來分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結果表明，採用膜蒸餾技術來分離甲酸-水溶液時不存在共沸現象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應用價值。

『叄』 直接接觸式膜蒸餾的介紹

膜蒸餾（英文名稱membrane distillation）利用高分子膜的多孔性、疏水性、低導熱性能而達到水純化和內溶液濃縮的膜分離技術。直容接接觸式膜蒸餾（direct contact membrane distillation）是以混合液中的揮發性組分在多孔疏水膜兩側的蒸汽壓差為跨膜推動力的膜分離過程。膜蒸餾技術是膜技術與常規蒸餾過程相結合的產物，作為一種新型的膜分離技術 ,於20世紀60年代中期由M.E .Findley提出，發展始於80年代。膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜的機械強度要求低等優點。

『肆』 直接接觸式膜蒸餾的膜蒸餾技術的原理

膜蒸餾技術傳質和傳熱模型如圖所示，當多組分的熱流體流過多空膜的熱側。多孔疏水膜內的作用之一是可容將溫度和組成不同的兩種料液隔開，其二是在膜兩側蒸汽壓差的作用下，揮發性的輕組分以蒸汽形式通過膜孔，以擴散形式從膜熱側到達冷側，冷凝，這就是膜蒸餾的基本過程。需要指出的是所謂冷側既可以設一與膜保持一定Z距離的冷壁（即間接接觸式），也可以不設冷壁直接與冷卻水相接（直接接觸式）兩種冷卻方式。膜蒸餾技術以其能常壓低溫操作、可利用廢熱等優點，被認為能用於海水淡化、超純水的制備、非揮發性物質水溶液的濃縮和結晶、回收水溶液中的揮發性物質等方面。

『伍』 太陽能將助力實現海水淡化嗎

太陽可以助力實現海水淡化。

美國賴斯大學研究人員在新一期美國《國家科學院學報》上報告說，這是該校納米技術水處理中心第一項重大創新，結合了膜蒸餾技術與納米光子學——一層添加了納米粒子的聚合物材料，能讓海水淡化濾膜具備吸收陽光、自行加熱海水的功能，使淡化過程無須用電。

『陸』 太陽能或將助力實現海水淡化

太陽能將來可以助力實現海水淡化

在人類面臨的眾多資源危機中，淡水危機可謂是「老大難」。5年前，由3萬多名海洋科技工作者歷時8年多完成的「我國近海海洋綜合調查與評價」專項顯示：我國11個沿海省（自治區、直轄市）所轄的52個沿海城市中，極度缺水的有18個、重度缺水10個、中度缺水9個、輕度缺水9個，近90%的城市存在不同程度缺水問題。面朝大海，這些城市為何缺水如此嚴重？

一直以來，淡水資源本身的稀缺與海水淡化成本之高昂，使得我們一直無法攻克這一難關。不過，最近聽說美國科學家利用普通納米炭黑粒子，只靠太陽能實現海水淡化，這又是什麼操作？

多級閃蒸（圖片來源網路）

水在常規氣壓下，加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。如果使適當加溫的海水進入真空或接近真空的蒸餾室，便會在瞬間急速蒸發為蒸汽。利用這一原理，可以做成多級閃急蒸餾海水淡化裝置。

可見，百年以來，人們一直在尋找各種各樣的方法淡化海水，以克服淡水資源緊缺的威脅，而我們新聞中所提到的膜蒸餾技術與納米光子學結合的海水淡化法，則又是新的進步與鼓勵，希望我們能早日求得解決之法，不過在這個問題徹底解決之前，小編還是例行提倡：節約用水，人人有責！

『柒』 新的海水淡化技術使海水在幾分鍾內即可飲用

韓國科學家聲稱一種新的 海水淡化 技術使海水在幾分鍾內即可飲用。研究人員使用了一種膜蒸餾工藝，在一個月內實現了 99.9% 的脫鹽率。他們表示，如果商業化，該解決方案將有助於緩解因氣候變化而加劇的飲用水危機。根據聯合國的數據，全世界有超過 30 億 人受到水資源短缺的影響，每人可用的淡水量在 20 年內減少了五分之一。

這項新研究詳細介紹了一種使用納米纖維膜作為鹽過濾器來凈化海水的方法。雖然科學家們過去曾使用過膜蒸餾，但他們不斷遇到阻礙這一過程的巨大障礙。如果膜變得太濕或被淹沒，它就不能再排斥鹽分。毋庸置疑，這是一個耗時的過程，迫使科學家們要麼等待膜變干，要麼想出其他解決方案，例如使用加壓空氣。

為了克服這一挑戰，韓國團隊轉向一種稱為靜電紡絲的納米技術來製造他們的三維膜。用科學術語來說，他們以聚偏二氟乙烯-共六氟丙烯為核心，混合低濃度聚合物的二氧化硅氣凝膠為鞘，製成具有超疏水表面的復合膜。從本質上講，這創造了一個具有更高表面粗糙度和更低熱導率的過濾器，使其能夠淡化海水長達 30 天。完整的報告發表在《膜科學雜志》上。

「同軸電紡納米纖維膜在處理海水溶液方面具有強大的潛力，而且不會出現問題，並且可能適用於真正規模的膜蒸餾應用，」韓國土木工程研究所的材料科學家 Yunchul Woo 博士說。建築技術說。他補充說，該膜可能適用於「中試規模和實際規模的膜蒸餾應用」。

目前，凈化海水的主要方法是在全球大約 20,000 家 海水淡化廠通過反滲透。但是這些設施需要大量電力才能運行，並且還會產生作為廢物的濃縮 鹽水 ，這些廢物通常被傾倒回海中。因此，難怪科學家們正在 探索 新解決方案。

『捌』 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

『玖』 厲害了，新技術能從鹽水裡提取出100%的水

『拾』 用疏水層析法分離一種蛋白質類葯物的具體步驟

超濾是一種具有分子水平的薄膜過濾手段，超濾膜作為分離介質，以膜兩側的壓力差為推動力，將不同分子量的溶質進行選擇性分離。超濾過程一般是在常溫低壓下進行的，對分離熱敏性、保味性和易發生化學變化的物質最為適用。在生物合成葯物中主要用於大分子物質的分級分離和脫鹽濃縮，小分子物質的純化，醫葯生化制劑的去熱原處理等。
1除熱原
制劑中去除熱原一般是利用活性碳反復吸附，該方法勞動強度大、損耗大、得率低。超濾去除熱原的原理是使用小於熱原分子量的超濾膜攔截熱原，該方法已經得到美國食品與醫葯管理局認證，具有勞動強度小、產品得率高、產品質量好的優點。
上海第四制葯股份有限公司採用卷式超濾器小裝置，以截留分子量2萬的膜進行了硫酸（雙氫）鏈黴素葯除熱原試驗，試驗結果表明，採用超濾法代替傳統的活性炭吸附熱原，對於硫酸（雙氫）鏈黴素生產是可行的。上海福達制葯有限公司採用截留分子量1萬的磺化聚醚碸膜（SPES），進行黃芪注射液的除熱原超濾，再經活性炭吸附，使產品熱原合格率從原來的經常波動到目前的100%合格。上海天廚味精廠採用截留分子量為1萬的SPES超濾膜，對丙氨酸、谷氨酸、賴氨酸等氨基酸溶液除熱原，通過鱟試劑法測試結果，結果均為陰性。
由於葯液有效成分（如黃酮類、生物鹼類、總甙類等），其分子量都在1000以下。故對制葯制劑尤其是注射劑使用超濾除熱原是最適合的。空軍北京醫院葯局用超濾法制備了復方丹參、茵梔花、生脈3種復方中草葯注射液，所得超濾產品澄清度好，放置3個月後，無沉澱出現。用化學分析法對注射液中的鞣質、蛋白質、澱粉等項含量進行測定，結果顯示超濾過的產品中，上述雜質的含量均低於衛生標准，除雜質的效果很好。實驗證明，經超濾處理後的去熱原注射液並不會使原方有效成分損失。如復方丹參超濾品測得的281nm光密度值較高，薄層層析檢測出有原兒茶醛斑點，可見的斑點及其熒光點多且清晰。張英輝採用超濾法去除人參皂苷熱原，結果發現：超濾法可有效的去除熱原，又可有效的減少人參總皂苷的損失，該法簡便、可靠、效果好，可用於去除人參皂苷熱原。
北京中醫葯大學葯廠對比了活性碳和超濾兩種工藝，發現對清開靈注射液除熱原，兩種工藝均可行，但超濾法得到產品中：黃岑甙的含量高，產品顏色淺，微粒數量明顯少。利用超濾膜過濾川參通注射液、冠舒注射液、松梅樂注射液及大輸液中的熱原，實驗表明，葯液通過超濾後，熱原的截除率獲得滿意的結果，達到葯典的規定，去除熱原是可靠的。超濾不但可去除熱原，還能去除大於膜孔的高分子物質，提高注射液的澄明度和穩定性，而且超濾膜孔徑越小，脫色作用越明顯。
2小分子精製
對於抗生素類的小分子物質，其傳統的生產過程，要經過過濾、萃取、濃縮、結晶等工藝，存在過程冗長、收率低、能耗大等缺點，而且在精製過程中有微量大分子雜質殘留，如蛋白質、核酸、多醣等，這些雜質可能對人體產生副作用。利用超濾膜可以除去大分子雜質，簡化操作工藝。
青黴素是一種熱敏性物質，其活性單位受環境影響較大，溫度稍高或者處理時間延長均會導致活性單位降解。因此青黴素精製要求在15℃以下快速完成。目前青黴素精製過程中，需要加入十五烷基溴化吡啶作為破乳劑，而該破乳劑毒性大、價格昂貴，採用超濾工藝去除發酵副產品和殘留物以及一些可溶性蛋白質，無需加入破乳劑，而且過程簡單快捷。
超濾系統已應用於紅黴素、青黴素、頭孢菌素、四環素、林可黴素、慶大黴素、利福黴素等抗生素的過濾生產。美國Merck公司利用截留分子量為2.4萬的超濾膜過濾頭黴素發酵液，收率比鋪有助濾劑層的鼓式真空過濾機高出2%,達到98%,材料費用降低2/3,設備投資費用減少20%。另外利用超濾膜可有效地對頭孢菌素C發酵液進行加工處理，而不使膜堵塞或結垢，提高回收率，使得濃縮液中頭孢菌素C的濃度比原發酵液中的更高。韓少抑等利用超濾膜提純螺旋黴素，發現：截留分子量為5000的芳香聚醯胺超濾膜能去除蛋白等大分子雜質，起到納濾預處理作用。
維生素C是人體必需的一種營養成分，在醫學和營養學上有著廣泛的應用。目前，維生素C的生產方式主要有兩種：萊式法和兩步發酵法。其中兩步發酵法是我國科技人員首創的生產工藝，此工藝工程中常採用加熱沉澱法去除雜質，既耗能又造成有效成分古龍酸損失，收率也低。採用超濾膜系統代替加熱沉澱法去除發酵液中殘留的菌絲體、蛋白質和懸浮微粒等雜質，省去了預處理、加熱、離心等工序，既節約了能耗又提高了古龍酸的收率。
中葯中有效成分的分子量大多不超過1000，而無效成分如澱粉、多糖、蛋白質、樹脂等雜質的相對分子質量均在5萬以上。因此，用截留分子量適宜的超濾膜能夠很容易地將兩者分開。與傳統的化學分離方法相比較，膜分離的方法不僅效率高、操作簡便，而且成本低、經濟效益好，所以越來越多地被人們所採用。
3大分子精製
隨著生物技術的發展，大分子類葯物數量急劇增加，由於該類產品具有熱不穩定性，超濾的低溫快速過濾特性成為該類物質精製的重要方法。
利用截留分子量為2萬PS管式超濾膜系統濃縮植酸酶發酵液的實驗顯示，植酸酶的濃縮倍數可以達到6.53倍，濃縮收率為99.69%，截留率為99.93%。
利用PAN超濾膜從藏氂牛血中分離純化凝血酶的實驗顯示，所得凝血酶平均比活為38.24IU/mg，比傳統方法所得比活提高2倍。
利用超濾膜從豬血中純化SOD的方法有三個優點：①除去大量的小分子雜質；②濃縮SOD可節省隨後使SOD沉澱所需的溶劑；③能大大提高後續熱變性純化的效果，SOD總回收率達62%，比活性達5000U/mg。
在丙種球蛋白製品的生產過程中將超濾技術用於蛋白質的脫醇和濃縮。
將超濾技術用於人血白蛋白濃縮和脫醇。
採用超濾法濃縮分離免疫初乳中的抗體，以上這些應用都取得了良好濃縮效果。
用超濾法把高分子多糖類化合物單獨分離出來，制備具有特殊葯理作用的葯物，使中葯不同分子量組分用於不同的治療目的，達到葯物的綜合利用，是膜分離的重要功能。
選用截留分子量為5萬的PS超濾膜替代醇沉法處理板藍根水提液，實現了高效、節能。
利用CA超濾膜濃縮銀耳浸提液，其產品收率較常規濃縮方法提高了22.4%，同時縮短了濃縮時間。
採用超濾一滲濾法，改進香菇多糖的提取純化工藝，提高產品收率、降低生產成本。
用超濾法代替透析法去除海洋真菌多糖提取液中的小分子雜質，結果表明超濾法所得產品的得率和多糖含量都高於透析對照組，另外多糖中的色素大部分會被超濾膜吸附，這對提高粗品多糖含量是有利的。
中空纖維超濾膜可以有效提取六味地黃湯活性多糖，工藝簡單，生產周期短。
4膜蒸餾
膜蒸餾是利用疏水性微孔膜將兩種溫度不同的水溶液分隔開，在膜兩側水蒸氣壓力差的作用下，熱側的水蒸氣通過膜孔進入冷側，在冷側冷凝下來。膜蒸餾與常規蒸餾中的蒸發－傳送－冷凝過程相同。兩者都以氣－液平衡為基礎，都需要蒸發潛熱以實現相變。相對於常規分離過程，其優點是：①理論上100％分離離子、大分子、膠體、細胞及其他不揮發性物質；②操作溫度比傳統蒸餾過程低；③操作壓力比過程低；④對膜的機械性能要求低；⑤適於特種物質分離，而且可以分離極高濃度的物質，甚至可以產生結晶；⑥高效。將膜蒸餾用於熱敏性物質的濃縮，能很好地發揮其低溫濃縮的特性。青黴素作為抗生素應用於臨床已有50年歷史，一般採用溶媒萃取法提取，但提取過程復雜。利用直接接觸式膜蒸餾濃縮青黴素水溶液，濃縮過程比較穩定。益母草和赤芍是中醫臨床常用中葯，水蘇鹼和芍葯苷是兩者指標性成分，皆為水溶性，沸點比水高。將真空膜蒸餾法用於益母草與赤芍提取液的濃縮是可行的，具有效率高、耗能少、操作方便的優點，且有效成分的截留率為100%。