膜蒸馏是一种利用疏水性多孔膜两侧因温差产生的蒸汽压差作为驱动力,实现水蒸气的过膜传递与非挥发性溶质截留分离的技术。膜蒸馏的核心在于膜两侧的温度差导致蒸汽压差,暖侧溶液的水蒸汽压高于冷侧,水蒸气透过疏水膜微孔从暖侧进入冷侧并冷凝。传质驱动力为热驱动分离过程。由于水的表面张力作用,常压下液态水是不能透过膜的微孔,而水蒸气作为气体则可以。当膜两侧存在一定的温差时,即蒸汽压的不同,高温侧溶液中的水蒸气分子透过膜孔则在膜的另一侧冷凝下来,使溶液逐步浓缩。
膜蒸馏器是一种装备膜蒸馏元件、循环泵、监控仪表和控制软件的膜分离设备。该技术无需将溶液加热至沸点,只要膜两侧维持适当的温差就可以进行,可在常压和较低温度(通常 60-80°C)下运行,能够利用太阳能、地热、工厂余热等低品位热源,典型应用在特种物料分离与浓缩领域,适用于食品、医药等行业中热敏性物料的低温浓缩领域,广泛应用于海水淡化、超纯水制备及工业废水处理等领域,包括垃圾渗滤液、电厂脱硫废水、反渗透浓水等高盐度废水的处理。陶普森多效膜蒸馏在电极箔、精细化工、合金加工、电厂脱硫废水等多个行业已有成功的项目案例。
面向更高效、节能与更低成本,未来的膜蒸馏技术研究和应用将持续集中在优化模块系统结构、提高膜通量、降低运行温度与浓度极化、开发新型膜材料以及工艺系统集成优化上。(文献整理) |