膜蒸馏的最新研究进展 报告人：王平 导师：秦英杰 日期：2012-11-3

无商业化的膜蒸馏膜，膜工艺不成熟 ，高能耗，膜污染, 一、膜蒸馏概述 是利用疏水微孔膜为支撑介质将两种不同温度的溶液分开，高温侧易挥发的物质在膜表面汽化以气态形式通过膜孔进入低温侧被冷凝。传质推动力为疏水微孔膜两侧蒸汽压差 膜蒸馏 操作条件温和、截留率高、可利用廉价能源、能够处理反渗透等不能处理的高浓度废水等一系列优点，被广泛应用于脱盐、海水淡化及无机盐废水处理等方面。 无商业化的膜蒸馏膜，膜工艺不成熟 ，高能耗，膜污染,

二、膜蒸馏分类 透过侧冷却介质与膜之间有冷却隔板相隔，膜与冷却板之间存在气隙 直接接触式膜蒸馏（DCMD） 透过侧为冷却纯水 气隙式膜蒸馏（AGMD） 透过侧冷却介质与膜之间有冷却隔板相隔，膜与冷却板之间存在气隙 气扫式膜蒸馏（SGMD） 透过侧吹入干燥气体吹扫，把透过的水蒸气带出组件外进行冷凝 真空膜蒸馏（VMD） 膜的透过侧存在真空

三、膜蒸馏机理 质量传递 膜蒸馏是传质与传热同时进行的过程 膜蒸馏的跨膜传质过程包括挥发性组分( 通常 为水)在热侧浓度边界层内的传递及其在膜孔内的 传递过程。对于在膜孔内进行的跨膜传质过程，即认为它与水的跨膜蒸气压差成正比。 文献中出现MD跨 膜传质机理通常包括：黏性流动、Kundsen扩散和分子扩散或它们之间的组合，即Molecular& Knudsen扩散模型、Knudsen扩散 一黏性流动模型 及 Knudsen & Molecular 扩散 一黏性流动模型

三、膜蒸馏机理 膜蒸馏过程中的热量传递主要由汽化潜热和跨膜热传导两部分。 热量传递 丁忠伟等 通过对膜两侧进 行热量衡算，并假设传热为稳态过程，得到了流体 在膜两侧表面温度的表达式。 阎建民等针对气 隙式膜组件给出了热边界层内传热系数的经验关联式。

二、膜蒸馏的应用 Abdullah Alkhudhiri等用AGMD处理高浓度氯化钠、氯化镁、碳酸钠和硫酸钠水溶液，研究了盐浓度、膜孔径对渗透通量及能量消耗的影响 1 2 Sulaiman Al-Obaidani等用VMD处理高浓度氯化钠水溶液研究了操作条件包括料液温度，料液流速，真空度对其渗透通量和截留绿的的影响 马玖彤等用膜蒸馏技术处理含有氯化铵的废水，结果表明在一定时间后有氯化铵晶体析出，氯化铵的截留率在95%以上 3 黄维菊等用自制板式DCMD和VMD,研究了含碳酸钾废水溶液的浓缩结晶。结果表明,膜蒸馏技术处理含碳酸钾废水效果良好,既回收了碳酸钾,又获得了达标排放的清水 4 Guoqiang Guan等研究了用浓缩高浓度NaCl溶液（7%）研究了膜结晶，建立了模型用Aspen 软件进行了模拟，模拟结果和实验数据一致，能耗结果表明结晶能耗相比于总能耗可以忽略，提高L/r 可以节省能耗，提高通量，但是过大会引起压强升高，推动力降低 5

二、连续效膜蒸馏的简介 连续效膜蒸馏（CEMD） 1、采用高分子中空纤维微孔疏水膜作为热料液的流通管道，高分子材料制成的实壁毛细管作为冷料液的流通管道，冷料液（原料液）先向上流入实壁管内，并逐渐被加热，流出后经过外部换热器加热，而后向下流入与实壁管严格平行的热料液的微孔膜。 连续效膜蒸馏（CEMD） 2、中空纤维膜中的热水在膜表面汽化，水蒸气扩散穿过疏水微孔膜进入实壁管和中空纤维膜共享的气隙，而后水蒸气在实壁管外壁冷凝，依靠重力的作用，冷凝水与冷料液逆向流动，流动过程中释放出的冷凝热可以预热冷料液，保证了热量的充分利用

二、连续效膜蒸馏的最近发展 Kun Yao等提出了CEMD的传质和传热模型，并用此模型较好的预测了实验结果，并且用CEMD将葡萄糖水溶液浓缩到最终浓度为20%，得到最终的造水比为8.2 1 Xiaojun Li等用类似的装置MEMD将2%的稀硫酸浓缩成40%，此外还研究了料液浓度，流速及冷料液温度对渗透通量和造水比的影响，整个过程中获得的造水比和渗透通量分别为11.5和5.3 L/m2h 2 Dhananjay Singh等除研究氯化钠浓度，温度的影响因素外，还用不同的膜制作不同的组件研究其对渗透通量和造水比的影响，而且提出并用实验证明了将两个相同的组件串联在一起，通量降低，但是单位时间得到的蒸馏液增加 3

四、主要参考文献 María-Vicenta Galiana-Aleixandre, José-Antonio Mendoza-Roca, Amparo Bes-Piá. Reducing sulfates concentration in the tannery effluent by applying pollution prevention techniques and nanofiltration [J], Journal of Cleaner Production， 2011（19）： 56–88 M.S.El-Bourawi, Z. Ding, R.Ma,M. Khayet. A framework for better understanding membrane distillation separation process [J], Journal of Membrane Science， 2006 ,285:4–29 Mohamed Khayet. Membranes and theoretical modeling of membrane distillation: A review [J], Advances in Colloid and Interface Science，2011（164）： 56–88 Abdullah Alkhudhiri, Naif Darwish, Nidal Hilal. Treatment of high salinity solutions: Application of air gap membrane distillation [J], Desalination,2012（287）：55–60 Mohammadali Safavi,Toraj Mohammadi. High-salinity water desalination using VMD[J].Chemical Engineering Journal .2009(149): 191–195

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