膜蒸馏脱盐技术-

近年来，随着膜分离技术的快速发展，反渗透膜技术(RO)逐渐成电力、冶金等部门工业废水和循环水深度回用处理的首选技术。

但是反渗透膜技术的产水率一般只有75％，其浓水的处理与排放问题日益突出。

目前解决反渗透排放浓水主要采用的有三种方案：(1)浓水经冲洗多介质过滤器后排放；(2)对排放水集中回收处理，利用石灰软化法等去除钙镁硬度，处理后再利用或达标排放；(3)直接结合生产工艺状况综合利用。

但是这些方法都没有彻底解决问题，对浓水的利用率很低，甚至造成对环境的二次污染。

因此开发高效的浓盐水处理过程，以弥补RO等处理过程的不足，以实现节水减排，具有重要意义。

减压膜蒸馏(VMD)是将膜技术与传统蒸馏技术结合的一种新型膜分离过程。

具有操作温度低、设备简单，对无机盐、大分子等不挥发物的截留率可达100％，可实现高浓度溶液的处理等优点。

膜蒸馏（Membrane Distillation，简称MD）是近十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术，是以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为传质推动力的膜分离过程。

膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征是：膜是微孔膜；膜不能被所处理的液体浸润；膜孔内无毛细管冷凝现象发生；只有蒸汽能通过膜孔传质。

膜不能改变操作液体中各组分的汽液平衡；膜至少有一侧要与操作液体直接接触；对每一组分而言，膜操作的推动力是该组分的气相分压梯度。

同其他的分离过程相比，膜蒸馏具有以下优点：①截留率高（若膜不被润湿，可达100％）；②操作温度比传统的蒸馏操作低得多，可有效利用地热、工业废水余热等廉价能源，降低能耗；③操作压力较其他膜分离低；④能够处理反渗透等不能处理的高浓度废水。

EDI是英文Electrodeionization的缩写，中文全称为“连续电去离子技术”，其主要用于替代传统混床技术。

超纯水的生产在过去的二十年间，在成本、环境及品质等因素的驱动下，其供水系统发生了许多变化，特别值得一提的是，目前存在一个明确的方向，就是减少对离子交换工艺的依赖性，以便尽可能减少化学药品的使用，并提高产水量。

膜蒸馏技术膜蒸馏(Membrane Distillation, MD）是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。

虽然早在20世纪60年代就开始了较系统的膜蒸馏研究,但当时由于受到技术条件的限制,膜蒸馏的效率不高，直到20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺方面迅速发展,膜蒸馏显示出其实用潜力。

本文就膜蒸馏的原理、特征及应用情况作一总结和评述。

1 膜蒸馏技术的简介MD是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程，以膜两侧蒸汽温度差为传质驱动力，它是热量和质量同时传递的过程，膜孔内的传质过程是分子扩散和努森扩散的综合结果。

1.1 膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征所用的膜为微孔膜；膜不能被所处理的液体润湿；在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生，只有蒸汽能通过膜孔传质；所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡；膜至少有一面与所处理的液体接触；对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。

[1]1.2 膜蒸馏的优缺点膜蒸馏的优点有很多：蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，可以采用非金属设备；在非挥发性溶质水溶液的MD过程中，只有水蒸气能透过膜孔，蒸馏十分纯净，有望成为大规模、低成本制备超纯水的手段；可以处理极高浓度的水溶液，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；MD 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；膜两侧只需维持适当的温差即可进行操作，有望利用太阳能、地热、温泉和工厂的余热等廉价能源。

同时膜蒸馏也有一定缺点：MD是一个有相变的膜过程，汽化潜热降低了热能的利用率。

MD与制备纯水的其他膜过程相比通量较小，目前尚未实现在工业生产中应用，MD用膜的材料和制备工艺选择方面有限。

MD过程中的膜污染是其实现工业应用的主要障碍。

[2]1.3膜蒸馏的分类及原理根据膜下游侧冷凝方式的不同，MD可分为4种形式：直接接触膜蒸馏（DCMD）、气隙式膜蒸馏（AGMD）、吹扫气膜蒸馏（SGMD）和真空膜蒸馏（VMD，又名减压膜蒸馏）。

科技成果——膜蒸馏脱盐技术成果简介本技术方案利用错流过程提高了膜蒸馏的膜通量，利用多级/效蒸发过程实现了热量的高效循环利用，通过改善膜结构和预处理防止膜污染，通过过程控制实现高淡水产出比和排出液高浓缩比，通过技术集成形成完整的MD脱盐工艺和设备系统。

该技术获得天津市科技支撑计划重点项目“节能减排膜蒸馏海水淡化研究与应用示范”（12ZCZDSF02200）和国家科技支撑计划“膜蒸馏海水淡化技术研究”（2006BAB03A06）等资助。

目前，已建起了初具规模的膜蒸馏疏水膜生产线、膜组件制造生产线、膜蒸馏成套设备生产车间以及较完善的测试系统。

膜蒸馏的应用规模达到了百吨级水平、造水比≥5、浓水含盐量≥20%。

膜蒸馏（MD）是一种将膜技术与蒸发技术相结合的新型脱盐技术。

在MD过程中既有常规蒸馏的蒸汽传质与冷凝过程，又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程，膜蒸馏是一种结合了蒸馏过程的膜过程。

MD技术特征包括：（1）非挥发性物脱除率高；（2）盐浓度对MD效率影响相对较低，浓缩比高；（3）良好的抗污染性能，物料水预处理要求相对低，MD水质适应性较强；（4）MD水处理过程在接近常压及较低温度（60到≤100℃）下进行；（5）膜、膜组件及主要设备由高分子材料制备，因而能够处理具有腐蚀性的酸碱盐等工业废水；（6）蒸发效率高、能够利用低温热源，如：太阳能、地热、工业废热、排空天然气、热电厂/锅炉乏汽等；（7）MD采用组件化设计，设备体积小、集成化程度高、易于维护和操作；（8）MD能同其它脱盐技术（RO、MED等）联用以提高整个系统的效率；在有低温热源可利用的情况下，极具成本优势。

膜蒸馏脱盐技术是目前国际国内研究的热点，在高浓盐水体系的脱盐方面具有独特优势。

迄今膜蒸馏技术还没有大规模产业化应用。

在国际上，世界主要发达国家和跨国公司加大了在膜蒸馏方面的研发力度和投入（比如美国、德国、韩国等国家，GE、凯发等公司曾经和正在同天津大学等合作），试图抢占深度脱盐领域的技术与市场先机。

膜蒸馏技术简介膜技术被公认为21世纪水处理领域的高新技术，尤其是近年膜材料制备技术发展，膜性能大幅度提高，价格逐年下降，膜技术已越来越成为当前和未来给水安全净化，污废水回用处理工程领域的首选技术，也是未来水质净化处理的发展方向和必然趋势。

膜蒸馏是近年来发展起来的一种新型膜分离技术，它以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力，疏水性微孔膜为传递介质，由于膜的疏水性，溶液水不能透过膜而气体则通过膜孔进行传质，从而实现溶液的浓缩和分离。

由于膜蒸馏仅有水蒸气能透过膜孔，纯水回收率高且水质高于反渗透膜水质，可处理回用极高浓度的含盐水，理论上产水率可达到100%。

废热回收+低温蒸发技术，基于真空膜蒸馏技术在较低的温度和压力下即可以进行的特点，利用低品位的热源，如余热、废热等廉价的能源，只需在膜两侧维持适当的温差就可以进行蒸发，具有分离纯化效率高、不污染环境、操作简单、能耗低、便于与其他净化处理过程耦合与集成的特点，在高盐度、高浓度污染物的工业废水方面有巨大的应用前景。

膜蒸馏技术原理由于膜蒸馏技术是一个热量传递和质量传递的过程，温度极化和浓差极化是影响热量传递和质量传递的两个重要因素。

温度极化主要是由温度边界层引起，从而导致蒸汽压下降，发生浓度极化时，膜表面的浓度要高于热侧料液的主体浓度，传质推动力降低，两者都会影响膜的渗透通量。

高浓度时膜通量降低和单程的热效率很低，成为制约膜蒸馏技术在处理高盐度、高浓度污染物的工业废水工业化进程中发展的瓶颈。

而在有废热可以利用的企业，将低浓度的含盐废水进行预浓缩，再采用机械蒸汽再压缩（MVR）+强制循环结晶技术，具有不可替代的经济效率和环境效益。

膜蒸馏技术特点•低温驱动、余热利用可利用厂区废热对物料进行蒸发浓缩，70-90℃热水或蒸汽均可作为热源。

•耐腐蚀性强设备过流部件采用非金属材质，核心部件采用聚四氟乙烯或聚丙烯。

•模块化设计根据处理规模和现场条件调整模块序列形式和数量，占地紧凑、安装灵活。

膜蒸馏原理
膜蒸馏是一种利用薄膜进行蒸馏的技术，其原理是利用薄膜的选择性透过性，
将混合物中的溶剂和非溶剂分离的过程。

膜蒸馏技术在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用，其原理和工艺都具有一定的复杂性，下面将对膜蒸馏的原理进行详细介绍。

膜蒸馏的原理主要包括膜的选择性透过性、蒸馏过程和分离效果。

首先是膜的
选择性透过性，薄膜的选择性透过性是指薄膜对不同成分的透过速率不同，这种选择性透过性是膜蒸馏能够实现分离的基础。

不同的薄膜材料具有不同的选择性透过性，可以根据需要选择适合的薄膜材料进行膜蒸馏。

其次是蒸馏过程，膜蒸馏是利用薄膜作为传质介质，将混合物加热至一定温度，使其中的溶剂蒸发通过薄膜，而非溶剂则无法透过薄膜，从而实现了混合物的分离。

蒸馏过程中，需要控制好温度和压力，以保证蒸馏的效果和产品的纯度。

最后是分离效果，膜蒸馏可以实现对混合物中溶剂和非溶剂的高效分离，薄膜
的选择性透过性决定了分离的效果。

通过合理选择薄膜材料和优化蒸馏工艺参数，可以实现高效的分离效果，得到高纯度的产品。

总的来说，膜蒸馏是一种利用薄膜进行蒸馏的技术，其原理是利用薄膜的选择
性透过性实现对混合物的分离。

膜蒸馏技术具有高效、节能、环保等优点，在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用前景。

通过深入理解膜蒸馏的原理和工艺，可以更好地应用和推广膜蒸馏技术，促进相关领域的发展和进步。

膜法脱盐技术及膜法分离过程反渗透和纳滤过程单独、或与离子交换法、或其它分离过程相结合，可以降低再生剂的费用和废水排放量，也可以用来制备高纯水，在电厂与热法结合时，可以提高设备的利用率和水的利用率。

下图示意性地给出了主要脱盐过程适用于进水含盐量所对应的经济范围，即离子交换法、电渗析法、反渗透法及蒸馏法四种脱盐方法的最典型的操作范围。

目前常规的过滤过程可以按照脱除颗粒的大小进行分类，传统的悬浮物的过滤是通过水流垂直流过过滤介质来实现的，全部的水量完全通过过滤介质，全部变成出水流出系统，类似的过滤过程包括：滤芯式过滤、袋式过滤、砂滤和多介质过滤。

这种大颗粒过滤形式仅仅对粒径大于1 微米的不溶性固体颗粒有效。

为了除去更小的颗粒和可溶性盐类，必须使用错流式的膜过滤，错流式膜过滤对与膜表面平行的待处理流体施加压力，其中部分流体就透过了膜表面，流体中的颗粒等被排除在浓水中，由于流体连续地流过膜表面，被排除的颗粒不会在膜表面上累积，而是被浓水从膜面上带走了，因此一股流体就变成两股流体，即透过液和浓缩液。

膜法液体分离技术一般可分为四类：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。

微滤(MF)微滤能截留0.1~1 微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。

超滤(UF)超滤能截留0.002~0.1 微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000~100,000 之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1~7bar。

纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1 纳米（0.001 微米）而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200~400 左右，截留溶解性盐的能力为20~98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20~80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90~98%。

第1篇一、引言随着工业、农业及人类生活用水量的不断增加，水资源短缺问题日益凸显。

而海水淡化技术作为一种有效的水资源利用方式，逐渐受到广泛关注。

脱盐技术是海水淡化过程中的关键环节，本文将对常用的脱盐方法进行总结和分析。

二、脱盐方法概述脱盐是指将水中的盐分去除或降低到一定程度，使水质达到所需的纯净度。

根据脱盐原理，常见的脱盐方法主要有以下几种：1. 蒸馏法2. 多效蒸发法3. 反渗透法4. 电渗析法5. 正向渗透法6. 离子交换法7. 膜处理法8. 蒸发法三、脱盐方法分析1. 蒸馏法蒸馏法是将水加热至沸腾，使水蒸气蒸发，然后冷凝成液态水，从而实现脱盐。

该方法具有操作简单、成本低等优点，但能耗较高，且在蒸馏过程中，部分有益矿物质和微量元素也会被去除。

2. 多效蒸发法多效蒸发法是一种利用多个蒸发器串联，通过多次加热蒸汽和冷凝水，实现脱盐的方法。

该方法具有节能、设备占地面积小等优点，但能耗仍然较高，且设备投资较大。

3. 反渗透法反渗透法是利用反渗透膜（RO膜）的半透性，在外加压力作用下，使水分子透过膜，而盐分、有机物等杂质被截留，实现脱盐。

该方法具有脱盐率高、操作简便等优点，但能耗较高，且RO膜易污染，需要定期清洗。

4. 电渗析法电渗析法是利用离子交换膜的选择透过性，在外加电场作用下，使水中阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，从而实现脱盐。

该方法具有脱盐效率高、操作简便等优点，但能耗较高，且膜易污染。

5. 正向渗透法正向渗透法是利用渗透压差，使水分子通过多孔膜，实现脱盐。

该方法具有操作简便、能耗低等优点，但脱盐率相对较低，且目前技术尚不成熟。

6. 离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂的选择性，将水中的阳离子、阴离子与树脂上的相应离子进行交换，实现脱盐。

该方法具有脱盐效率高、操作简便等优点，但树脂易污染，需要定期再生。

7. 膜处理法膜处理法是利用不同类型的膜（如超滤、纳滤、反渗透等）对水中的杂质进行截留，实现脱盐。