膜蒸馏与压力

Ⅰ 太阳能或将助力实现海水淡化

太阳能将来可以助力实现海水淡化

在人类面临的众多资源危机中，淡水危机可谓是“老大难”。5年前，由3万多名海洋科技工作者历时8年多完成的“我国近海海洋综合调查与评价”专项显示：我国11个沿海省（自治区、直辖市）所辖的52个沿海城市中，极度缺水的有18个、重度缺水10个、中度缺水9个、轻度缺水9个，近90%的城市存在不同程度缺水问题。面朝大海，这些城市为何缺水如此严重？

一直以来，淡水资源本身的稀缺与海水淡化成本之高昂，使得我们一直无法攻克这一难关。不过，最近听说美国科学家利用普通纳米炭黑粒子，只靠太阳能实现海水淡化，这又是什么操作？

多级闪蒸（图片来源网络）

水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理，可以做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。

可见，百年以来，人们一直在寻找各种各样的方法淡化海水，以克服淡水资源紧缺的威胁，而我们新闻中所提到的膜蒸馏技术与纳米光子学结合的海水淡化法，则又是新的进步与鼓励，希望我们能早日求得解决之法，不过在这个问题彻底解决之前，小编还是例行提倡：节约用水，人人有责！

Ⅱ 膜蒸馏的优点

蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。与其它的分离手段，如萃取、过滤结晶等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。
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，在膜两侧蒸气压差的作用下，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，膜蒸馏具有分离效率高、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。
膜蒸馏技术有很多特点：
（1）膜蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性；
（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；
（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；
（4）膜蒸馏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；
（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源

Ⅲ 比较膜蒸馏与蒸发的差异，为什么说膜蒸馏与蒸发过程

比较膜蒸馏与蒸发的差异，为什么说膜蒸馏与蒸发过程
（1） 海水淡化
淡水资源短缺成为当今社会一大问题，海水淡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方法。利用工业上使用的海水余热或用工业废热加热海水进行膜蒸馏海水淡化，具有成本低、设备简单、操作容易、能耗低等优点，使膜蒸馏技术在诸多海水淡化工程有一定竞争力!
（2） 超纯水的制备
由于膜的疏水性，原则上只允许水蒸气通过微孔，因此能得到很纯的水。用减压膜蒸馏对自来水进行处理后，水质达到微电子工业用高纯度水三级和医用注射水的标准。特别是近来新型高通量无机膜和有机-无机混合膜的开发成功，使得用膜蒸馏制备超纯水变为具有巨大商业潜力的工业手段。
（3） 废水处理
膜蒸馏与其他膜过程相比，其主要优点之一就是可以在极高的浓度条件下运行，即可以把非挥发性溶质的水溶液浓缩到极高的程度，甚至达到饱和状态。张凤君等人采用中空纤维膜蒸馏技术对含酚废水进行了研究，结果使浓度高达5000mg/L的苯酚经处理后可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可达95%以上。刘金生等人采用自制中空纤维膜蒸馏组件对油田联合站含甲醇污水进行膜蒸馏处理研究，质量浓度高达10mg/mL的甲醇水溶液经处理后可降至0.03mg/mL一下。
（4） 共沸混合物的分离
膜蒸馏对某些共沸物也能起到分离效果。孔瑛等人研究了用膜蒸馏技术来分离甲酸-水共沸混合物的可能性，结果表明，采用膜蒸馏技术来分离甲酸-水溶液时不存在共沸现象，表明膜蒸馏在分离共沸物方面具有潜在的应用价值。

Ⅳ 膜蒸馏的原理

膜蒸馏（membrane distillation ，简称MD）是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质版驱动力的膜分离过程，权可用于水的蒸馏淡化，对水溶液去除挥发性物质。例如当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧，但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝，这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似，所以称其为膜蒸馏过程。

Ⅳ 海水淡化中分子蒸馏和膜蒸馏是不是一回事

分子蒸馏是一种在高真抄空下操作的蒸馏方法，这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离，从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异，对液体混合物进行分离。
膜蒸馏是以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，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。
都是要在水面和空气面产生气压差，一个是利用抽负压形式，另一个是利用膜两面的压力差形式实现的，两者不一样的。

Ⅵ 求助，关于膜蒸馏技术

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课程论文
性物质的优势[7]，其缺点是渗透通量低，结构复杂，且不适用于中空纤维膜，限制了商业推广。Amali等[8]通过对AGMD与DCMD的比较研究，认为AGMD更适用于地热苦咸水的脱盐。SGMD中，冷凝器必须做很大的功才能冷凝下游侧的蒸汽，故能耗太大，其研究且仅限于理论及数学模型[9-11]。真空膜蒸馏的膜两侧气体压力差比其他膜蒸馏的膜两侧气体压力差大，因而比其他形式的膜蒸馏具有更大的蒸馏通量。宜于脱除水溶液中的挥发性溶质。Corinne[12]用真空膜蒸馏进行了海水淡化，并且与反渗透过程进行了比较，指出选择合适的操作条件及进行合理的过程设计，真空膜蒸馏完全可以与反渗透过程相媲美。Fawzi Banat等[13]研究了VMD脱盐操作参数的灵敏性分析，认为温度对VMD水通量的影响最大，真空度次之。TzahiY等[14]将DCMD与VMD相结合，结果显示，当渗透侧的压力由传统DCMD略高于大气压(108 kPa)变至DCMD/VMD下略低于大气压(94kPa)时，同相同温度下的传统DCMD相比，通量提高15%。

3 膜蒸馏用膜
用于膜蒸馏的膜材料至少应满足疏水性和多孔性两个要求，以保证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量。通常认为孔隙率为60% ~ 80%，平均孔径为0.1

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课程论文
~0.5 μm 的膜最适合于膜蒸馏[15]。目前膜蒸馏过程膜材料的研究开发主要集中于3种膜材料，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。基于上述膜材料，膜蒸馏用膜的制备方法主要有：拉伸法、相转化法、表面改性法、共混改性法以及复合膜法。近年来，为了提高分离膜的综合性能，不同膜材料优势互补的复合膜材料的研究也越来越引起研究者的兴趣。Suk 等[16]把合成的疏水大分子化合物与聚砜材料共混，采用相转化法制膜时，疏水性大分子会迁移至膜表面，得到表面疏水性MD复合膜。Khayeta等[17]用含表面改性大分子的亲水性聚砜醚聚膜由相转化法一步聚成应用于膜蒸馏的新型疏水/亲水多孔复合膜，对于1 mol/L的NaCl水溶液，所制得的复合膜水通量和PTFE商业膜持平甚至高于常用的商业膜，截留率达99.7%。Peng Ping 等[5]将3% PVA（聚乙烯醇）同20%PEG（聚乙二醇）混合，由乙醛作交联剂进行交联，并在聚合物中引入钠盐（如醋酸钠）提高微相分离，将PVA/PEG亲水性凝胶涂覆在疏水性的PVDF 底层上，制成复合膜。所得复合膜的DCMD通量及耐用性较PVDF 膜均有提高。该方法对解决膜蒸馏所用疏水性膜易被润湿的问题提供了一定的参考。Li Baoan等[18]用在疏水性多孔PP中空纤维膜的外表面涂上了不同孔径的多孔等离子聚合硅树脂含氟聚合物涂层的复合性中空纤维膜，进行了基于真空膜蒸馏脱盐过程用膜和设备的研究。由于多孔等离子聚合硅树脂含氟聚合物涂层能够大大降低表面张力，并在底层和盐水之间加了一层隔膜，因而能有效防止膜孔润湿、膜孔结垢和收缩等。研制价格低廉、孔隙率高、通量高、易于工业化生产及应用的MD新型膜材料，已成为MD研究者追求的目标。只有新型理想的膜材料研制成功，膜蒸馏才具有更广阔的应用空间。

Ⅶ 用疏水层析法分离一种蛋白质类药物的具体步骤

超滤是一种具有分子水平的薄膜过滤手段，超滤膜作为分离介质，以膜两侧的压力差为推动力，将不同分子量的溶质进行选择性分离。超滤过程一般是在常温低压下进行的，对分离热敏性、保味性和易发生化学变化的物质最为适用。在生物合成药物中主要用于大分子物质的分级分离和脱盐浓缩，小分子物质的纯化，医药生化制剂的去热原处理等。
1除热原
制剂中去除热原一般是利用活性碳反复吸附，该方法劳动强度大、损耗大、得率低。超滤去除热原的原理是使用小于热原分子量的超滤膜拦截热原，该方法已经得到美国食品与医药管理局认证，具有劳动强度小、产品得率高、产品质量好的优点。
上海第四制药股份有限公司采用卷式超滤器小装置，以截留分子量2万的膜进行了硫酸（双氢）链霉素药除热原试验，试验结果表明，采用超滤法代替传统的活性炭吸附热原，对于硫酸（双氢）链霉素生产是可行的。上海福达制药有限公司采用截留分子量1万的磺化聚醚砜膜（SPES），进行黄芪注射液的除热原超滤，再经活性炭吸附，使产品热原合格率从原来的经常波动到目前的100%合格。上海天厨味精厂采用截留分子量为1万的SPES超滤膜，对丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸等氨基酸溶液除热原，通过鲎试剂法测试结果，结果均为阴性。
由于药液有效成分（如黄酮类、生物碱类、总甙类等），其分子量都在1000以下。故对制药制剂尤其是注射剂使用超滤除热原是最适合的。空军北京医院药局用超滤法制备了复方丹参、茵栀花、生脉3种复方中草药注射液，所得超滤产品澄清度好，放置3个月后，无沉淀出现。用化学分析法对注射液中的鞣质、蛋白质、淀粉等项含量进行测定，结果显示超滤过的产品中，上述杂质的含量均低于卫生标准，除杂质的效果很好。实验证明，经超滤处理后的去热原注射液并不会使原方有效成分损失。如复方丹参超滤品测得的281nm光密度值较高，薄层层析检测出有原儿茶醛斑点，可见的斑点及其荧光点多且清晰。张英辉采用超滤法去除人参皂苷热原，结果发现：超滤法可有效的去除热原，又可有效的减少人参总皂苷的损失，该法简便、可靠、效果好，可用于去除人参皂苷热原。
北京中医药大学药厂对比了活性碳和超滤两种工艺，发现对清开灵注射液除热原，两种工艺均可行，但超滤法得到产品中：黄岑甙的含量高，产品颜色浅，微粒数量明显少。利用超滤膜过滤川参通注射液、冠舒注射液、松梅乐注射液及大输液中的热原，实验表明，药液通过超滤后，热原的截除率获得满意的结果，达到药典的规定，去除热原是可靠的。超滤不但可去除热原，还能去除大于膜孔的高分子物质，提高注射液的澄明度和稳定性，而且超滤膜孔径越小，脱色作用越明显。
2小分子精制
对于抗生素类的小分子物质，其传统的生产过程，要经过过滤、萃取、浓缩、结晶等工艺，存在过程冗长、收率低、能耗大等缺点，而且在精制过程中有微量大分子杂质残留，如蛋白质、核酸、多醣等，这些杂质可能对人体产生副作用。利用超滤膜可以除去大分子杂质，简化操作工艺。
青霉素是一种热敏性物质，其活性单位受环境影响较大，温度稍高或者处理时间延长均会导致活性单位降解。因此青霉素精制要求在15℃以下快速完成。目前青霉素精制过程中，需要加入十五烷基溴化吡啶作为破乳剂，而该破乳剂毒性大、价格昂贵，采用超滤工艺去除发酵副产品和残留物以及一些可溶性蛋白质，无需加入破乳剂，而且过程简单快捷。
超滤系统已应用于红霉素、青霉素、头孢菌素、四环素、林可霉素、庆大霉素、利福霉素等抗生素的过滤生产。美国Merck公司利用截留分子量为2.4万的超滤膜过滤头霉素发酵液，收率比铺有助滤剂层的鼓式真空过滤机高出2%,达到98%,材料费用降低2/3,设备投资费用减少20%。另外利用超滤膜可有效地对头孢菌素C发酵液进行加工处理，而不使膜堵塞或结垢，提高回收率，使得浓缩液中头孢菌素C的浓度比原发酵液中的更高。韩少抑等利用超滤膜提纯螺旋霉素，发现：截留分子量为5000的芳香聚酰胺超滤膜能去除蛋白等大分子杂质，起到纳滤预处理作用。
维生素C是人体必需的一种营养成分，在医学和营养学上有着广泛的应用。目前，维生素C的生产方式主要有两种：莱式法和两步发酵法。其中两步发酵法是我国科技人员首创的生产工艺，此工艺工程中常采用加热沉淀法去除杂质，既耗能又造成有效成分古龙酸损失，收率也低。采用超滤膜系统代替加热沉淀法去除发酵液中残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质，省去了预处理、加热、离心等工序，既节约了能耗又提高了古龙酸的收率。
中药中有效成分的分子量大多不超过1000，而无效成分如淀粉、多糖、蛋白质、树脂等杂质的相对分子质量均在5万以上。因此，用截留分子量适宜的超滤膜能够很容易地将两者分开。与传统的化学分离方法相比较，膜分离的方法不仅效率高、操作简便，而且成本低、经济效益好，所以越来越多地被人们所采用。
3大分子精制
随着生物技术的发展，大分子类药物数量急剧增加，由于该类产品具有热不稳定性，超滤的低温快速过滤特性成为该类物质精制的重要方法。
利用截留分子量为2万PS管式超滤膜系统浓缩植酸酶发酵液的实验显示，植酸酶的浓缩倍数可以达到6.53倍，浓缩收率为99.69%，截留率为99.93%。
利用PAN超滤膜从藏牦牛血中分离纯化凝血酶的实验显示，所得凝血酶平均比活为38.24IU/mg，比传统方法所得比活提高2倍。
利用超滤膜从猪血中纯化SOD的方法有三个优点：①除去大量的小分子杂质；②浓缩SOD可节省随后使SOD沉淀所需的溶剂；③能大大提高后续热变性纯化的效果，SOD总回收率达62%，比活性达5000U/mg。
在丙种球蛋白制品的生产过程中将超滤技术用于蛋白质的脱醇和浓缩。
将超滤技术用于人血白蛋白浓缩和脱醇。
采用超滤法浓缩分离免疫初乳中的抗体，以上这些应用都取得了良好浓缩效果。
用超滤法把高分子多糖类化合物单独分离出来，制备具有特殊药理作用的药物，使中药不同分子量组分用于不同的治疗目的，达到药物的综合利用，是膜分离的重要功能。
选用截留分子量为5万的PS超滤膜替代醇沉法处理板蓝根水提液，实现了高效、节能。
利用CA超滤膜浓缩银耳浸提液，其产品收率较常规浓缩方法提高了22.4%，同时缩短了浓缩时间。
采用超滤一渗滤法，改进香菇多糖的提取纯化工艺，提高产品收率、降低生产成本。
用超滤法代替透析法去除海洋真菌多糖提取液中的小分子杂质，结果表明超滤法所得产品的得率和多糖含量都高于透析对照组，另外多糖中的色素大部分会被超滤膜吸附，这对提高粗品多糖含量是有利的。
中空纤维超滤膜可以有效提取六味地黄汤活性多糖，工艺简单，生产周期短。
4膜蒸馏
膜蒸馏是利用疏水性微孔膜将两种温度不同的水溶液分隔开，在膜两侧水蒸气压力差的作用下，热侧的水蒸气通过膜孔进入冷侧，在冷侧冷凝下来。膜蒸馏与常规蒸馏中的蒸发－传送－冷凝过程相同。两者都以气－液平衡为基础，都需要蒸发潜热以实现相变。相对于常规分离过程，其优点是：①理论上100％分离离子、大分子、胶体、细胞及其他不挥发性物质；②操作温度比传统蒸馏过程低；③操作压力比过程低；④对膜的机械性能要求低；⑤适于特种物质分离，而且可以分离极高浓度的物质，甚至可以产生结晶；⑥高效。将膜蒸馏用于热敏性物质的浓缩，能很好地发挥其低温浓缩的特性。青霉素作为抗生素应用于临床已有50年历史，一般采用溶媒萃取法提取，但提取过程复杂。利用直接接触式膜蒸馏浓缩青霉素水溶液，浓缩过程比较稳定。益母草和赤芍是中医临床常用中药，水苏碱和芍药苷是两者指标性成分，皆为水溶性，沸点比水高。将真空膜蒸馏法用于益母草与赤芍提取液的浓缩是可行的，具有效率高、耗能少、操作方便的优点，且有效成分的截留率为100%。

Ⅷ 废水中的甲醛（3%）如何处理，COD高达30000

推荐的分离技术：常压精馏，加压精馏，亲水渗透汽化，膜精馏。 1。常压精馏 精馏容易做，但投资和操作费用不低。原因：在低甲醛浓度区，在100度（甚至80度以上），甲醛虽是易挥发组分，但甲醛对水的相对挥发度很低，在100度时也就在1.4 - 1.6之间， 并且随浓度升高而急剧下降，直至在甲醛浓度为25-28%形成共沸。所以常压下做精馏，塔很高（理论板数多），回流比也大。 估计120度的蒸汽耗量为2.0- 50 吨/吨废水。 如果水中有无机盐，或低碳醇，甲醛对水的（表观）相对挥发度变大，有助于分离。 2。加压精馏 升高操作温度提高甲醛对水的相对挥发度， 比如，140度时甲醛/水相对挥发度的最大值为2.8（极稀时，随浓度增加而变小），塔高（理论板数）和回流比可减少，但操作压力要升到3.6 - 4.5 atm. 釜底加热的蒸汽温度压力也要大大提高。 3。 亲水渗透汽化 优先透水渗透汽化过程可以用于分出1-5%甲醛溶液中的水分，但需要冷凝和真空泵，而且冷凝负荷太大。处理一吨废水并得20%以上的甲醛浓溶液大约需要0.8 - 1.0吨常压蒸汽。 4。 膜精馏 （不是膜蒸馏） 利用20- 70度之间甲醛-水体系甲醛对水的相对挥发度总是小于1.0 （无共沸物形成）的特点，同时利用膜把水/甲醛相对挥发度提高到3.5 – 8.5，从而可得浓度为30%-50%的甲醛水溶液。该过程在常压下操作，可以用60度以上的热水或负压蒸汽为热源。 由于该过程采用类似多效蒸发的操作，处理一吨废水得30%以上的甲醛浓溶液大约需要0.2 - 0.4吨常压蒸汽。 该过程投资要比精馏和渗透汽化省很多。 采用光催化氧化处理法。 用二氧化钛作催化剂,对较低浓度甲醛废水进行光催化氧化处理试验.研究催化剂用量、溶液pH、甲醛初始浓度及外加氧化剂等因素对光催化氧化的影响.增加催化剂用量可以显著增加反应速度,提高降解效率;增强溶液的酸性和碱性都可以加快甲醛的降解速度,且碱性条件更加有利;甲醛的起始浓度对其降解反应基本没有影响;外加氧化剂双氧水可以在没有紫外光条件下,很快将甲醛氧化.

Ⅸ 高含盐废水处理方法

1、驯化处理：

在盐度小于2g/L条件下，可能通过驯化处理含盐污水。但是驯化盐度浓度必须逐渐提高，分阶段的将系统驯化到要求盐度水平。突然高盐环境会造成驯化的失败和启动的延迟。

2、稀释进水盐度：

既然高盐成为微生物的抑制和毒害剂，那么将进水进行稀释，使盐度低于毒域值，生物处理就不会收到抑制。这种方法简单，易于操作和管理；其缺点就是增加处理规模，增加基建投资，增加运行费用，浪费水资源。

3、蒸发浓缩除盐：

在盐度大于2g/L时，蒸发浓缩除盐是最经济也是最有效的可行办法。其它的方法如培养含盐菌等的方法都存在工业实践难以运行的问题。

4、生物方法：

许多研究表明，生物方法可以处理高含盐废水。但由低盐到高盐，微生物有一个适应期。从淡水环境到高盐环境时，由于盐的变化可能引起微生物代谢途径的改变，菌种选择的结果使适应高盐的菌种较少，只有当微生物经培养驯化后，才能产生适应高盐的菌种，以耐受一定的盐浓度。

(9)膜蒸馏与压力扩展阅读：

高含盐废水的生化处理：

高含盐废水生物处理流程的选择高含盐废水生物处理流程与普通生物处理流程基本一样,主要包括调节池、曝气池、二沉池、污泥回流、剩余污泥脱水、投加营养盐等。

（1）调节池。含盐废水调节池考虑的主要因素是废水盐浓度的变化,除生产波动周期、冲击因素外,应重点考虑水中盐浓度的变化和如何进行调整,如低含盐水量的减少或过高含盐来水的冲击。

（2）曝气池。根据废水中含盐类型不同,曝气池选择也应有所不同。生物处理含CaCL2较高的废水,应采用传统曝气方式。钙离子能增加活性污泥的絮体强度,高CaCL2可使污泥中灰分达到40%～50%,污泥密度增加,曝气池中的污泥浓度可在5000mg/L以上。因此,应采用提升力较大的传统曝气、深井曝气、流化床曝气等曝气方法。曝气也应选用气泡较大、提升力较强的散流曝气器等曝气方式。

（3）二沉池。二沉池表面负荷应有一定的余量,主要是考虑废水密度增加,不利于污泥沉淀,尤其是含NaCl废水。处理水量较大时,特别是含CaCL2废水,最好采用周边传动式刮泥机,以适应污泥浓度高、密度大的特点。在采用传统活性污泥法处理高CaCL2废水时,应适当加大污泥回流量,以减少废水波动造成的冲击,提高系统的稳定性。

（4）污泥脱水。由于含CaCL2废水生物处理的剩余污泥含钙盐多,有利于脱水,可不用加絮凝剂。经浓缩后的污泥浓度可大于50g/L。剩余污泥量与普通废水处理的剩余污泥类似,设计参数可参考普通污泥脱水。